Hubble foretager den første præcise afstandsmåling til en gammel kugleformet stjerneklynge

Astronomer, der bruger NASAs Hubble-rumteleskop, har for første gang præcist målt afstanden til et af de ældste objekter i universet, en samling stjerner født kort efter big bang.

denne nye, raffineret afstandsmålestok giver et uafhængigt skøn for universets alder. Den nye måling vil også hjælpe astronomer med at forbedre modeller for stjernernes udvikling. Stjernehobe er nøgleingrediensen i stjernemodeller, fordi stjernerne i hver gruppe er i samme afstand, har samme alder, og har samme kemiske sammensætning. De udgør derfor en enkelt stjernepopulation at studere.

Denne stjernesamling, en kugleformet stjernehob kaldet NGC 6397, er en af ​​de nærmeste sådanne klynger til Jorden. Den nye måling indstiller klyngens afstand til 7, 800 lysår væk, med kun 3 procents fejlmargin.

Indtil nu, astronomer har estimeret afstandene til vores galakses kuglehobe ved at sammenligne stjernernes lysstyrke og farver med teoretiske modeller, og til lysstyrken og farverne på lignende stjerner i solområdet. Men nøjagtigheden af ​​disse skøn varierer, med usikkerheder på mellem 10 procent og 20 procent.

Imidlertid, den nye måling bruger ligetil trigonometri, samme metode som landinspektører, og lige så gammel som oldgræsk videnskab. Ved at bruge en ny observationsteknik til at måle ekstraordinært små vinkler på himlen, astronomer formåede at strække Hubbles målestok uden for skiven i vores Mælkevejsgalakse.

Forskergruppen beregnede NGC 6397s alder til 13,4 milliarder år gammel. "De kugleformede klynger er så gamle, at hvis deres alder og afstande udledt fra modeller er lidt mindre, de ser ud til at være ældre end universets alder, " sagde Tom Brown fra Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, leder af Hubble-undersøgelsen.

Nøjagtige afstande til kuglehobe bruges som referencer i stjernemodeller til at studere karakteristika for unge og gamle stjernepopulationer. "Enhver model, der stemmer overens med målingerne, giver dig mere tro på at anvende den model på fjernere stjerner, " sagde Brown. "De nærliggende stjernehobe tjener som ankre for stjernemodellerne. Indtil nu, vi havde kun nøjagtige afstande til de meget yngre åbne hobe inde i vores galakse, fordi de er tættere på Jorden."

Derimod omkring 150 kuglehobe kredser uden for vores galakses forholdsvis yngre stjerneskive. Disse sfæriske, tæt pakket sværme med hundredtusinder af stjerner er de første husmænd i Mælkevejen.

Hubble-astronomerne brugte trigonometrisk parallakse til at fastgøre klyngens afstand. Denne teknik måler den lille, tilsyneladende skift af et objekts position på grund af en ændring i en observatørs synsvinkel. Hubble målte den tilsyneladende lille slingre af hobstjernerne på grund af Jordens bevægelse omkring Solen.

For at få den præcise afstand til NGC 6397, Browns team brugte en smart metode udviklet af astronomerne Adam Riess, en nobelprismodtager, og Stefano Casertano fra STScI og Johns Hopkins University, også i Baltimore, til nøjagtigt at måle afstande til pulserende stjerner kaldet Cepheid-variable. Disse pulserende stjerner fungerer som pålidelige afstandsmarkører for astronomer til at beregne en nøjagtig ekspansionshastighed for universet.

Med denne teknik, kaldet "rumlig scanning, "Hubbles Wide Field Camera 3 målte parallaksen af ​​40 NGC 6397 klyngestjerner, foretager målinger hver 6. måned i 2 år. Forskerne kombinerede derefter resultaterne for at opnå den præcise afstandsmåling. "Fordi vi kigger på en flok stjerner, vi kan få en bedre måling end blot at se på individuelle Cepheid variable stjerner, " sagde teammedlem Casertano.

De små slingre af disse klyngestjerner var kun 1/100 af en pixel på teleskopets kamera, målt til en præcision på 1/3000 af en pixel. Dette svarer til at måle størrelsen af ​​et bildæk på månen med en præcision på en tomme.

Forskerne siger, at de kunne nå en nøjagtighed på 1 procent, hvis de kombinerer Hubble -afstandsmåling af NGC 6397 med de kommende resultater opnået fra European Space Agency's Gaia space observatory, som måler stjerners positioner og afstande med hidtil uset præcision. Datafrigivelsen for den anden gruppe stjerner i undersøgelsen er i slutningen af ​​april. "Når du op på 1 procents nøjagtighed, vil denne afstandsmåling kunne klares for evigt, " sagde Brown.