Poprawianie Świec
Świece standardowe to klucze naukowców. Klucze, dzięki którym potrafią odnaleźć się w przestrzeni i czasie. Świece standardowe to obiekty astronomiczne, (nie koniecznie gwiazdy), o znanej absolutnej wielkości gwiazdowej. Astronomowie znając tą wartość, mogą porównać ją z obserwowaną jasnością obiektu i wyznaczyć np. odległość dzielącą nas od badanej świecy. To jedna z podstawowych metod wyznaczania odległości w kosmosie. Idąc dalej, znając odległość dzielącą nas od świecy, możemy wyznaczyć odległość do całego obiektu, którego nasza świeca jest częścią. Tak właśnie Edwin Hubble w 1923r. zmierzył odległość do M31, badając jasności Cefeid w tej galaktyce. W skali kosmicznej, gdzie nie możemy bawić się w trygonometrię na dystansach większych niż kilkaset lat świetlnych, to nasze jedyna szansa. Jednak Łatwo o błąd.
Poza egzotycznymi przypadkami bazującymi na skomplikowanych, jednoczesnych pomiarach wielu parametrów nieczęstego zjawiska, np. przesunięcia ku czerwieni i prędkości radialnej dysków pyłowych otaczających resztki supernowych, mamy kilka zaledwie podstawowych typów świec standardowych. Najlepszymi kluczami są gwiazdy zmienne typu RR Lyr, cefeidy i Supernowe typu Ia. Problem w tym, że określenie "najlepszymi" nie oznacza "doskonałymi".
Problemy są i z cefeidami i z supernowymi. Okazuje się, że naukowcy muszą bardzo uważać na temperaturę i skład swoich świec na których bazują. Nie ma dwóch identycznych gwiazd. Niewielkie różnice w domieszkach wapnia oznaczają, że Cefeida ma inną jasność absolutną. Jest to tzw. Wilson-Bappu Effect. Minimalne różnice w prędkości własnej supernowej i czasie trwania eksplozji też nie pozostają bez wpływu na rzeczywistą jasność absolutną obiektu i ponownie mamy kłopot. Problemy mogą też być bardzo trywialne. Na przykład kosmiczne farfolce.
Niestety, mówię poważnie. To jest jak najbardziej istotny problem. Przeważnie nie mamy najmniejszego pojęcia, czy przypadkiem pomiędzy obserwatorem mierzącym jasność supernowej, a samą gwiazdą nie ma jakiejś rozrzedzonej, trudnej do wykrycia chmurki pyłu lub gazu. Taki duch może nie ujawnić się w widmie świecy gdy jest za słaby, ale może mieć dość sił, by minimalnie zniekształcić odczyt obserwowanej jasności. Oznacza to, że astronom na końcu ostatniego równania dostaje błąd na grube dziesiątki tysięcy lat świetlnych.
Naukowcy nie lubą niepewnych danych. Cały czas szukają coraz doskonalszych metod na doprecyzowanie swoich kluczy. Czasem odsiecz przychodzi z nieoczekiwanej strony. Od astronomów zajmujących się... ciemną energią. Supernowe typu Ia to aktualnie najlepszy sposób na badania ciemnej energii. Są widoczne nawet gdy eksplodują w odległych galaktykach. Są "Świecami wzorcowymi" również dla astrofizyków zgłębiających tajniki ciemnej energii i materii. Dokładne pomiary tak wielkich odległości pozwalają bowiem wyśledzić wpływ ciemnej energii na rozszerzenie się Wszechświata.
Jednak cały czas pozostawał problem wpływu na wynik pomiaru prędkości własnej supernowej i nie do końca jasnego wpływu czasu trwania eksplozji na jasność absolutną rozpadającej się gwiazdy. Niedokładności wynikające z braku możliwości określenia tych parametrów były zbyt duże dla ledwo uchwytnych niuansów, pozwalających na badania efektów działania ciemnej energii. Rozwiązanie odkrył Ryan Foley z Harvard Smithsonian Centre for Astrophysics. Udało mu się znaleźć sposób na poprawienie wzorca. Kluczem do sukcesu okazał się obserwowany kolor obiektu.
Szybkość z jaką supernowe gasną ma związek z obserwowaną barwą gwiazdy. Szybsze supernowe są nieznacznie czerwieńsze, powolniejsze są bardziej niebieskie. To obserwowany fakt. Jednak wcześniej był on łączony z wpływem pyłów i śmieci generowanych przez supernową w trakcie eksplozji. Uznawano, że materia ta przyciemnia eksplozję i zmienia barwę obiektu. Badania Foleya łączą obserwowane zjawisko z wewnętrznymi różnicami supernowych. Dzięki temu wyjaśnieniu, ponownie udało się nieco podnieść poprzeczkę precyzji pomiarów bazujących na supernowych typu Ia. Zła wiadomość jest taka, że trzeba przeliczyć dotychczasowe pomiary i... przepisać sporo atlasów.
Bazując na:
http://www.naukowy.pl/encyklopedia/%C5%9Awieca_standardowa
http://www.edwinhubble.com/
http://www.nrao.edu/pr/1999/distance/
http://en.wikipedia.org/wiki/Wilson%E2%80%93Bappu_effect
Foto credit (SN1994D): Hubble Team
Opublikowany - I.2011