M31 og M33 er to av de nærmeste spiralgalakser, og kan danne grunnlaget for å bestemme avstander til mer avsidesliggende spiralgalakser og begrense ekspansjonshastigheten til universet (Hubble-konstanten). Derav relevansen og viktigheten av flere nye studier som benyttet nærinfrarød data for å etablere solide avstander for M31 (Andromeda) og M33 (Triangulum) (f.eks. Gieren et al. 2013), og hadde som mål å redusere eksisterende usikkerheter knyttet til de grunnleggende parametrene for de galakser. Faktisk er pålitelige avstander for M31 og M33 spesielt viktige i lys av det nye Hubble-konstante estimatet fra Planck-satellitten, som er forskjøvet i forhold til visse andre resultater, og den forskjellen hindrer innsatsen for å konstatere arten av mørk energi (den mystiske kraften teoretisert som forårsaker universets akselererte ekspansjon).
Gieren et al. bemerket at, “en rekke nye avstandsbestemmelser til M33 ... spenner over et overraskende stort intervall… som er en årsak til alvorlig bekymring. Som den nest nærmeste spiralgalakse er en nøyaktig bestemmelse av [M33s] avstand et viktig skritt i prosessen med å bygge den kosmiske avstandsstigen. ” Når det gjelder M31, Riess et al. 2012 bemerket også at "M31, den nærmeste analogen til Melkeveisgalaksen, har lenge gitt viktige ledetråder for å forstå omfanget av universet.“
De nye Gieren og Riess et al. avstander er basert på nærinfrarøde observasjoner, som er relevante fordi stråling fra den delen av det elektromagnetiske spekteret er mindre følsom enn optiske data for absorpsjon av støv som ligger langs vår siktlinje (se figuren nedenfor). Riktig regnskap for virkningen av støv er et hovedproblem i kosmisk avstandsskalaarbeid, siden det får mål til å virke dimmere. “forskjellige forutsetninger om [støvtørking] er en viktig kilde for avvikene blant de forskjellige avstandsbestemmelsene for M33.”Bemerket Gieren et al., Og det samme gjelder avstanden til M31 (se Riess et al.).
The Gieren og Riess et al. avstandene til henholdsvis M33 og M31 ble utledet fra observasjoner av Cepheids. Cepheider er en klasse med variable stjerner som viser periodiske lysvariasjoner (de pulserer radialt). Cepheider kan brukes som avstandsindikatorer fordi deres pulsasjonsperiode og gjennomsnittlige lysstyrke er korrelert. Dette forholdet ble oppdaget av Henrietta Leavitt på begynnelsen av 1900-tallet. En pseudo-periode-lysstyrke-relasjon avledet for M31 Cepheids er presentert nedenfor.
Gieren et al. observerte 26 Cepheider i M33 og etablerte en avstand på ~ 2.740.000 lysår. Teamet la til at, “Som den første moderne nær-infrarøde Cepheid-studien [av] M33 siden ... rundt 30 år ... anser vi dette arbeidet som forfallen ...”Astronomer siterer ofte avstander til gjenstander i lysår, som definerer tiden som kreves for lys som sendes ut fra kilden for å nå observatøren. Til tross for at den (endelige) lyshastigheten er 300.000.000 m / s, må strålene krysse "astronomiske" avstander. Å kaste seg ut i verdensrommet gir en den unike muligheten til å kikke tilbake i tid.
Avstandene til M33 vist nedenfor formidler sære poeng i utviklingen av menneskehetens kunnskap. Spredningen nær 1920-tallet stammer delvis fra en debatt om Melkeveien og universet er synonyme. Med andre ord, eksisterer galakser utover Melkeveien? Temaet er foreviget i den berømte store debatten (1920) med H. Shapley og H. Curtis (sistnevnte argumenterte for en ekstragalaktisk skala). Forskyvningen mellom dataene før 1930 og etter 1980 skyldes delvis en nesten dobbeltøkning i den kosmiske avstandsskalaen som ble anerkjent omkring 1950 (se også Fest 2000). Også tydelig er spredningen knyttet til avstandene etter 1980, noe som bare forsterker viktigheten av de nye høye presisjonsavstander.
Riess et al. innhentet data for rundt 70 Cepheider og bestemte en avstand for M31 på ~ 2.450.000 lysår. Det siste bekreftes av en ny studie av Contreras Ramos et al. 2013 (d ~ 2.540.000 ly), hvis avstandsestimat var avhengig av data for stjerner i en M31-kuleklynge.
Instrumenter og teleskoper av ypperste klasse er nødvendig for å få pålitelige målinger av stjerner i galakser nesten 3 000 000 millioner lysår unna. Gieren et al. benyttet seg av 8,2 m Very Large Telescope (Yepun) instrumentet vist nedenfor, mens Riess og Contreras Ramos et al. analyserte observasjoner fra Hubble-romteleskopet. Riess et al. anskaffet bilder av M31 via det nye videofeltet Camera 3, som erstattet bredt felt og planetarisk kamera 2 (“Kameraet som reddet Hubble“) Under det berømte serviceoppdraget i 2009.
De nye resultatene markerer kulminasjonen på et århundres innsats verdt for å sikre presise avstander for vår Galaxys lokale spiralkin (M31 og M33). Forskyvningen mellom Planck og visse Cepheid / SN-baserte bestemmelser av Hubble-konstanten krever imidlertid at forskningen fortsetter for å identifisere usikkerheter knyttet til metodene.
Gieren et al. funn er akseptert for publisering i Astrophysical Journal (ApJ), og et forhåndstrykk er tilgjengelig på arXiv. Både Riess og Contreras Ramos et al. studier er også publisert i ApJ. Den interesserte leseren som ønsker ytterligere informasjon om den kosmiske avstandsskalaen og Cepheids, vil finne følgende ressurser relevant: AAVSOs artikkel om Delta Cephei (navnebror for klassen av Cepheid-variabler), Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012, Fernie 1969, NASA / IPAC Extragalactic Database, G. Johnsons Miss Leavitt's Stars: The Untold Story of the Woman Who Discovered How to measure the Universe, D. Fernies Setting Sail for the Universe: Astronomers and their Discoveries, Nick Allen's Cepheid Distance Scale : A History, D. Turners klassiske Cepheids etter 228 års studier, J. Percy's Understanding Variable Stars.
