Tato nová metoda měření vzdáleností poskytuje nezávislý odhad stáří vesmíru. Takováto nová měření vzdáleností pomůžou astronomům vylepšit modely hvězdné evoluce. Hvězdokupy jsou klíčovou složkou pro hvězdné modely, protože hvězdy nacházející se v každé takové skupině jsou ve stejné vzdálenosti od Země a mají přibližně stejné stáří a chemické složení. Proto jsou hvězdokupy ideální pro studium hvězdné populace.
Kulová hvězdokupa, u níž byla takto přesně změřena vzdálenost, je označována NGC 6397 (New General Catalogue) a je jednou z nejbližších k Zemi. Nové měření určuje její vzdálenost na 7800 světelných let, a to s chybou 3 procenta, tj. ± 234 světelných let.
Až dosud astronomové odhadovali vzdálenosti kulových hvězdokup naší Galaxie porovnáváním zářivého výkonu a spektra (barvy) hvězd s teoretickými modely zářivých výkonů a spekter podobných hvězd v okolí Slunce. Přesnost těchto odhadů se však liší, přičemž nejistoty se pohybují v rozmezí 10 až 20 procent.
Nové měření však používá přímou trigonometrii, tedy stejnou metodu, jakou používají geodeti, kterou už znali dobře staří Řekové. Díky nové pozorovací technice k měření mimořádně malých úhlů na obloze se astronomům podařilo zvýšit měřítko Hubbla pro měření vzdáleností až mimo disk Mléčné dráhy.
Výzkumný tým po změření „přesné“ vzdálenosti také zpřesnil věk kulové hvězdokupy NGC 6397 na 13,4 miliardy let. „Kulové hvězdokupy jsou tak staré, že pokud jejich určené stáří a vzdálenosti odvozené od teoretických modelů trochu zvětšíme, může se zdát, že jsou pak starší než samotný vesmír,“ řekl Tom Brown ze Space Telescope Science Institute (STScI) v Baltimore, Maryland, vedoucí projektu.
Určení přesné vzdálenosti kulových hvězdokup je klíčovou složkou ve hvězdných modelech ke studiu vlastností mladých a starých hvězdných populací. „Každý model, který odpovídá měření, vám dává větší víru v použití tohoto modelu na vzdálenější hvězdy,“ řekl Brown. „Nedaleké hvězdokupy tedy slouží jako měřítka pro hvězdné modely. Až dosud jsme měli jen přesné vzdálenosti mnohem mladších otevřených hvězdokup uvnitř naší Galaxie, protože jsou mnohem blíže ke Zemi.“ Pokud tedy dokážeme přesně změřit vzdálenost vzdálenějších objektů, dokážeme pak lépe odhadnout vzdálenosti a modely mnohem vzdálenějších objektů, kde už není možno použít přesnější trigonometrické určení.
Když to tak vezmeme, v naší Galaxii známe asi 150 kulových hvězdokup obíhajících mimo náš poměrně mladší hvězdný disk. Tyto sférické, husté roje stovek tisíců hvězd jsou prvními objekty v Mléčné dráze, které při formování naší Galaxie vznikly.
Astronomové použili Hubbla k určení trigonometrické paralaxy, která se snaží zpřesnit vzdálenost hvězdokupy. Tato technika měří malý, zjevný posun polohy vzdálených objektu na pozadí vůči změně pozice pozorovatele. Hubble tak změřil zdánlivě drobný posun hvězd z kupy díky pohybu Země kolem Slunce.
Aby Brown získal přesnou vzdálenost hvězdokupy NGC 6397, použil inteligentní metodu vyvinutou laureátem Nobelovy ceny astronomů, Adamem Riessem a Stefanem Casertanem ze STScI a Johnem Hopkinsem z University v Baltimore, aby přesně změřily vzdálenosti k pulsujícím proměnným hvězdám Cepheidám v kupě. Tyto pulzující hvězdy astronomům slouží jako spolehlivá měřítka určování vzdáleností, aby mohli vypočítat přesnější rychlost rozpínání vesmíru.
S touto technikou nazývanou „prostorové snímání“ Hubbleova širokopásmová kamera 3 změřila paralaxu 40 hvězd v kupě NGC 6397, která prováděla měření každých 6 měsíců po dobu 2 let. Vědci poté spojili výsledky za účelem získání přesného měření vzdálenosti. „Protože se díváme na hromadu hvězd, můžeme získat lepší měření, než když se díváme jen na jednotlivé Cepheidy,“ řekl člen týmu Casertano.
Drobné chvění (nepřesnost) těchto hvězd v kupě bylo pouze 1/100 pixelu na fotoaparátu dalekohledu, měření bylo ale provedeno s přesností 1/3000 pixelu. To odpovídá změření velikosti automobilové pneumatiky na Měsíci s přesností 2,5 cm.
Vědci tvrdí, že mohou dosáhnout přesnosti až 1 procento, jestliže zkombinují měření vzdálenosti kulové hvězdokupy NGC 6397 z Hubbla s nadcházejícími výsledky získanými z vesmírné observatoře Gaia Evropské vesmírné agentury (ESA), která měří polohy a vzdálenosti hvězd s nebývalou přesností. Tyto výsledky pro druhou skupinu hvězd v průzkumu by se mohly objevit už koncem dubna. „Získání přesnosti vzdálenosti hvězdokupy na 1 procento bude navždy měřítkem tohoto měření vzdáleností,“ řekl Brown.
Výsledky týmu se objevily v časopise The Astrophysical Journal Letters 20. března 2018.
(nevsedni-svet.cz, foto: Shutterstock, video: Youtube)
