Bildkredit: NOAO
Astronomer från NASA:s Jet Propulsion Laboratory har mätt avståndet till Pleiades-stjärnhopen med största precision någonsin. Efter ett decenniums värde av interferometriska mätningar fann teamet att stjärnhopen är mellan 434 och 446 ljusår från jorden. Detta är viktigt eftersom den europeiska Hipparcos-satelliten tidigare mätte ett avstånd till klustret som skulle ha motsägit teoretiska modeller av stjärnors livscykler. Denna nya mätning visar att Hipparcos var felaktig, och den etablerade teorin håller fortfarande.
Stjärnhopen som kallas Plejaderna är ett av de mest igenkännliga föremålen på natthimlen och har i årtusenden hyllats i litteratur och legender. Nu har en grupp astronomer erhållit ett mycket exakt avstånd till en av Plejadernas stjärnor som sedan antiken kallas Atlas. De nya resultaten kommer att vara användbara i den mångåriga ansträngningen att förbättra den kosmiska avståndsskalan och att bedriva forskning om stjärnlivscykeln.
I numret av den 22 januari av tidskriften Nature rapporterar astronomer från California Institute of Technology och NASA:s Jet Propulsion Laboratory, båda i Pasadena, Kalifornien, det bästa avståndet någonsin till dubbelstjärnan Atlas. Stjärnan, tillsammans med 'hustru' Pleione och deras döttrar, de 'sju systrarna', är Plejadernas huvudstjärnor som är synliga för blotta ögat, även om det faktiskt finns tusentals stjärnor i klustret. Atlas, enligt teamets decennium av noggranna interferometriska mätningar, är någonstans mellan 434 och 446 ljusår från jorden.
Avståndet till Plejadhopen kan tyckas något oprecist, men är faktiskt korrekt med astronomiska mått mätt. Den traditionella metoden för att mäta avstånd är att notera den exakta positionen för en stjärna och sedan mäta dess lätta förändring i position när jorden själv har flyttat till andra sidan solen. Detta tillvägagångssätt kan också användas för att hitta avstånd på jorden: Om du noggrant registrerar ett träds position på ett okänt avstånd bort, flyttar ett specifikt avstånd till din sida och mäter hur långt trädet uppenbarligen har 'rört sig', så är det möjligt att beräkna det faktiska avståndet till trädet med hjälp av trigonometri.
Denna procedur ger dock bara en grov avståndsuppskattning till även de närmaste stjärnorna, på grund av de gigantiska avstånden som är involverade och de subtila förändringarna i stjärnpositionen som måste mätas.
Teamets nya mätning löser en kontrovers som uppstod när den europeiska satelliten Hipparcos gav en mycket kortare avståndsmätning till Plejaderna än väntat och motsade teoretiska modeller av stjärnors livscykler.
Denna motsägelse berodde på ljusstyrkans fysiska lagar och dess förhållande till avstånd. En 100-watts glödlampa en mil bort ser exakt lika ljus ut som en 25-watts glödlampa en halv mil bort. Så för att räkna ut watttalet för en glödlampa på avstånd måste vi veta hur långt bort den är. På liknande sätt måste vi mäta hur långt borta de är för att ta reda på 'watt' (ljusstyrka) för observerade stjärnor. Teoretiska modeller av den inre strukturen och kärnreaktionerna hos stjärnor med känd massa förutsäger också deras ljusstyrka. Så teorin och mätningarna kan jämföras.
Hipparcos-data gav dock ett avstånd som var lägre än det som antogs från de teoretiska modellerna, vilket antydde antingen att själva Hipparcos-avståndsmätningarna var avstängda eller att det var något fel med modellerna av stjärnors livscykler. De nya resultaten visar att Hipparcos-data var felaktiga och att modellerna för stjärnutveckling verkligen är sunda.
De nya resultaten kommer från noggrann observation av Atlas omloppsbana och dess följeslagare - ett binärt förhållande som inte slutgiltigt demonstrerades förrän 1974 och definitivt var okänt för forntida himlens observatörer. Med hjälp av data från Mount Wilson stjärninterferometer, bredvid det historiska Mount Wilson Observatory, och Palomar Testbed Interferometer vid Caltechs Palomar Observatory nära San Diego, bestämde teamet en exakt omloppsbana av binären.
Interferometri är en avancerad teknik som bland annat tillåter att två kroppar 'splittras' så långt bort att de normalt uppträder som en enda oskärpa, även i de största teleskopen. Genom att känna till omloppsperioden och att kombinera den med omloppsmekanik kunde teamet sluta sig till avståndet mellan de två kropparna och med denna information beräkna avståndet mellan binären till jorden.
'I många månader hade jag svårt att tro att vår avståndsuppskattning var 10 procent större än den som publicerades av Hipparcos-teamet', sa huvudförfattaren, Xiao Pei Pan från JPL. 'Äntligen, efter intensiv omkontroll, blev jag säker på vårt resultat.'
Medförfattare Shrinivas Kulkarni, en professor i astronomi och planetarisk vetenskap i Caltech, sa: 'Vår avståndsberäkning visar att allt är bra i himlen. Stjärnmodeller som används av astronomer bekräftas av vårt värde.'
'Interferometri är en ung teknik inom astronomi och vårt resultat banar väg för underbara avkastning från Keck-interferometern och det förväntade rymdinterferometriuppdraget som förväntas lanseras 2009', säger medförfattare Michael Shao från JPL, huvudutredare för det planerade uppdraget , och för Keck Interferometer, som länkar samman de två 10-metersteleskopen vid Keck Observatory på Hawaii. Palomar Testbed Interferometer designades och byggdes av ett team av forskare från JPL under ledning av Mark Colavita och Shao. Den fungerade som en teknisk testbädd för Keck Interferometer.
Ursprunglig källa: Nyhetsmeddelande från NASA/JPL