Červení obři s hlubokými hlasy by mohli vyřešit zmatek v kosmologii

Přenos hlubokých tónů uvnitř červených obrů nám může sdělit jejich vzdálenosti, což poskytuje nový způsob měření vesmíru. To by se mohlo astronomům ukázat jako užitečné za všech okolností – ale ještě více, když měření kosmických vzdáleností staví otazníky nad našimi modely vesmíru, který někteří považují za krizi v kosmologii.

Astronomové se shodují, že vesmír se rozpíná a že rychlost rozpínání se zvyšuje. Nicméně dva hlavní způsoby používané k měření tohoto růstu přinášejí protichůdné výsledky, známé jako Hubbleovo napětí. Jednou byly chybové úsečky u každé metody dostatečně široké, aby se docházelo k určitému překrývání. Jak však nové nástroje zlepšily naši přesnost, to zmizelo.

Alespoň jedno z měření (nebo závěry, které z něj vyvozujeme) musí být chybné – ale nevíme které a proč. Vzhledem k tomu, že mnoho dalšího o způsobu, jakým vidíme vesmír, je odvozeno od této rychlosti rozpínání, řešení této otázky se stalo prioritou. Možná by jako nerozhodný výsledek mohla fungovat jiná metoda.

To je naděje týmu výzkumníků, kteří zveřejnili důkazy ukazující, že podkategorie červených obrů může poskytnout alternativní měřítko rychlosti rozpínání vesmíru. Jejich studie byly zatím příliš blízko domova, než aby je mohly tímto způsobem využívat, ale potenciál tu je.

Když se hvězdy blíží ke konci svého života a dochází jim vodík ke splynutí, ochladí se a nafouknou se a stanou se červenými obry. Nakonec začnou místo toho fúzovat helium a přibližně v době přechodu jsou známé jako hvězdy „špička červeného obra“ (TRGB).

Mnoho hvězd – zejména rudých obrů – podléhá změnám jasu v důsledku obřích zvukových vln, které se v nich odrážejí tam a zpět. Vědci rozdělili TRGB hvězdy v Magellanových oblacích do populací na základě doby, po kterou vibrují. Zjistili, že skupina s pomalejšími vibracemi má konzistentní vlastnosti, které je činí cennými pro astronomy, zatímco skupiny s vyššími tóny jsou mladší a pravděpodobněji budou bohaté na kovy.

“Mladší rudí obří hvězdy poblíž TRGB jsou o něco méně jasné než jejich starší bratranci,” uvedl v prohlášení autor studie Richard Anderson z École Polytechnique Fédérale de Lausanne. “Akustické oscilace, které pozorujeme jako kolísání jasu, nám umožňují pochopit, s jakým typem hvězdy máme co do činění: Starší hvězdy oscilují na nižší frekvenci – stejně jako baryton zpívá hlubším hlasem než tenor!”

Znalost místa hvězdy na TRGB nám umožňuje přesněji vypočítat její skutečnou jasnost. Kombinace toho s množstvím světla, které vidíme, nám umožňuje měřit vzdálenost ke hvězdám TRGB ve vzdálenějších galaxiích. Potenciál použít TRGB hvězdy k měření vzdálenosti je již nějakou dobu znám, ale předchozí snahy byly sužovány nejistotou ohledně skutečné svítivosti, a proto byly považovány za méně spolehlivé než použití proměnných cefeid. Načasování oscilací by to mohlo vyřešit.

Měření pohybu těchto hvězd a galaxií, ve kterých existují, pomocí jejich rudého posuvu je poměrně snadné. Přizpůsobení vzdálenosti a rychlosti pohybu poskytuje způsob, jak měřit růst vesmíru.

“Zjistili jsme, že akustické oscilace hvězd rudého obra nám říkají, jak nejlépe měřit kosmické vzdálenosti pomocí metody ‘špičky větve rudého obra’,” řekl Anderson.

Použití objektů se známou vlastní jasností je podobné jednomu z existujících měření, které využívá supernovy typu Ia. Astronomové si je oblíbili, protože jejich jasnost na jejich vrcholu je konzistentní, což nám dává dobrou představu o tom, jak jasné jsou ve skutečnosti. Stejně jako u TRGB hvězd, shoda s naší naměřenou jasností a červeným posuvem nám umožňuje porovnat vzdálenost a expanzi, což poskytuje jednu stranu Hubbleova napětí. Protichůdné výsledky pocházejí z měření záření kosmického pozadí.

Hvězdy TRGB nejsou tak jasné jako supernovy, takže tuto metodu nemůžeme použít na stejně obrovské vzdálenosti. Na druhou stranu jsou častější a lze je měřit v našem volném čase, nikoli jen krátce. V důsledku toho můžeme použít hvězdy TRGB ke kalibraci našich měření pro bližší galaxie, ve kterých byly pozorovány supernovy.

Pokud, jak někteří tuší, řešením napětí z Hubblea je to, že je něco v nepořádku s našimi pozorováními supernov typu Ia nebo jak je interpretujeme, toto by mohl být způsob, jak to zjistit.

Studie je publikována s otevřeným přístupem v časopise Astrophysical Journal Letters

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *