Дослідники знайшли незвично точний спосіб визначати відстань від однієї зірки до іншої завдяки цефеїдам — і з їхньою допомогою побудували мапу величезного зоряного диска нашої рідної галактики.
Розподіл галактичних цефеїд. Цефеїди з дослідницького проекту показано жовтими, інші джерела — блакитними.
Наша рідна галактика складається з трьохсот мільярдів зірок, що розташовані на просторі діаметром триста тисяч світлових років, і скласти валідну мапу зоряного неба астрономам вельми непросто. Незважаючи на те, що уявлення про форму галактики у нас є (чотири спіральні пучки, що формують диск затовшки тисячу світлових років з кулеподібним потовщенням у центрі на віддалі 27 тисяч світлових років від нашого Сонця), воно засноване на припущеннях і спостереженнях інших галактик, зокрема Андромеди, що на віддалі 2,5 млн світлових років від нас.
Однак нове дослідження, опубліковане в Science ("A three-dimensional map of the Milky Way using classical Cepheid variable stars"), може розв’язати цю проблему – завдяки тому, що команда науковців із Варшавського університету на чолі з Доротою та Яном Сковронами і Пжемеком Мрузом для побудови мапи галактичного диска використала зірки зі специфічними властивостями, звані цефеїдами.
Пульсуючі цефеїди – це змінні зірки, які природним чином змінюються за розміром і яскравістю (з 4-кратною амплітудою), збільшуючись у діаметрі (зміна розміру може сягати кількох радіусів Сонця) зі збільшенням яскравості, а потім стискаються і тьмяніють. При цьому частота пульсації P (від однієї до 146 діб) безпосередньо відповідає яскравості зірки:
Mᵥ=–3.88–2.87(lgP–1)
(тут Mᵥ — абсолютна зоряна величина у жовтих, видимих, променях).
Знаючи частоту імпульсів пульсації, можна визначити, скільки світла випромінює та чи інша зірка. Порівнявши дане значення зі значенням, що доходить до нас, можна визначити відстань до джерела світла. Виміряна таким чином відстань до цефеїд гарантує, що похибка не перевищує 5 відсотків.
Зібравши дані 2431 цефеїд (дослідження тривало шість років) і помістивши їх на карту, астрономи змогли отримати тривимірний образ форми галактичного диска Чумацького Шляху. Наша галактика має вигнуту і викривлену форму, схожу на літеру S. Власне, центральна частина діаметром 25 тисяч світлових років є плоскою, а далі викривлюється, як криси капелюха. Крім того, що далі від центру, то галактичний диск є грубшим: у місці розташування нашої Сонячної системи його товщина 500 світлових років, а на периферії – 3 тисячі.
Дослідники припускають, що деформація галактики Чумацький Шлях, ймовірно, була викликана взаємодією з іншими галактиками, темною матерією або міжгалактичним газом.
Також з'ясувалося, що утворення цефеїд почалося приблизно 220 мільйонів років тому, хоча деяким вже під 400 мільйонів (вік нашого Сонця, для порівняння, приблизно 4,5 млрд років, а Всесвіту — 17,8 млрд).
Науковці зіставили віддаль до цефеїд з їхньою швидкістю і підтвердили, що орбітальна швидкість зірок є сталою, що стало аргументом на користь існування в нашій галактиці темної матерії – без неї ця швидкість визначалася б центральним скупченням і зменшувалася б зі зростанням віддалі від центру.
Спільний проект польських науковців з Польщі та США під назвою "оптичний експеримент з гравітаційного лінзування" (OGLE) проводять у чилійській обсерваторії Лас-Кампанас в пустелі Атакама. Висновки польських вчених підтверджують дані дослідження змінних цефеїд, які провели астрономи австралійського Університету Маккуорі та Академія Наук КНР і опубліковані в лютневому номері журналу Nature Astronomy.
05.08.2019