الحقول المرصودة في NGC 300. حقوق الصورة: ESO انقر للتكبير
تم استخدام النجوم النابضة Cepheid كمؤشرات المسافة منذ الاكتشاف المبكر لهنريتا ليفيت قبل حوالي مائة عام. من بياناتها الفوتوغرافية المتعلقة بأحد المجرات المجاورة لدرب التبانة ، سحابة ماجلان الصغيرة ، وجدت أن سطوع هذه النجوم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بفترات نبضها.
تسمح هذه العلاقة بين فترة اللمعان ، بمجرد معايرتها ، بتحديد مسافة دقيقة للمجرة بمجرد اكتشاف Cepheids فيها ، وتم قياس فتراتها ومتوسط حجمها.
في حين أن طريقة Cepheid لا تصل بعيدًا بما فيه الكفاية في الكون لتحديد المعلمات الكونية مباشرة مثل ثابت Hubble ، فإن المسافات Cepheid إلى المجرات القريبة نسبيًا قد أرست الأساس لمثل هذا العمل في الماضي ، كما هو الحال في مشروع مفتاح تلسكوب الفضاء هابل على مقياس المسافة خارج المجرة. تشكل السيفيدات بالفعل إحدى الخطوات الأولى في سلم المسافة الكونية.
المشكلة الرئيسية الحالية في طريقة Cepheid هي أن اعتمادها على فلز المجرة ، أي أن محتواها في عناصر ثقيلة أكثر من الهيدروجين والهيليوم ، لم يتم قياسه بدقة حتى الآن. هناك صعوبة أخرى مثيرة للفضول في الطريقة وهي حقيقة أن الامتصاص الكلي لضوء Cepheid في طريقه إلى الأرض ، وعلى وجه الخصوص كمية الامتصاص داخل مجرة Cepheid المضيفة ، يجب أن يتم تحديده بدقة لتجنب الأخطاء الكبيرة في تحديد المسافة.
لمعالجة هذه المشكلة ، ابتكر ولفجانج جيرين (جامعة كونسيبسيون ، تشيلي) وفريقه برنامجًا كبيرًا في ESO: مشروع أراوكاريا. هدفها هو الحصول على مسافات إلى المجرات القريبة نسبيًا بدقة تزيد عن 5 في المائة.
إحدى المجرات الرئيسية لمشروع Araucaria للفريق هي المجرة الجميلة القريبة من الوجه NGC 300 في مجموعة Sculptor Group. في مسح التصوير الواسع النطاق الذي تم إجراؤه في تلسكوب ESO / MPG 2.2 م على La Silla في 1999-2000 ، اكتشف الفريق أكثر من مائة متغير Cepheid يمتد على نطاق واسع في فترة النبض. تم إصدار صور للمجرة ، وبعض من Cepheids من هذه البيانات في ESO Press Photos 18a-h في عام 2002. في العام الماضي ، قدم الفريق مسافة NGC 300 كما تم اشتقاقها من هذه الصور البصرية في V- و I-bands.
استكمل الفريق مجموعة البيانات الفريدة هذه ببيانات جديدة تم التقاطها بكاميرا ISAAC القريبة من الأشعة تحت الحمراء ومقياس مطياف على تلسكوب ESO's 8.2L VLT Antu.
يقول Wolfgang Gieren: "هناك ثلاث مزايا كبيرة في عمل مسافة Cepheid عندما يتم استخدام الصور التي يتم الحصول عليها من خلال نطاقات المرور القريبة من الأشعة تحت الحمراء بدلاً من البيانات الضوئية". المكسب الأكثر أهمية هو حقيقة أن امتصاص ضوء النجوم في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، وخاصة في النطاق K ، ينخفض بشكل كبير بالمقارنة مع تأثير المادة بين النجوم عند أطوال موجية مرئية. الميزة الثانية هي أن منحنيات ضوء Cepheid في الأشعة تحت الحمراء لها سعات أصغر وأكثر تناسقًا بكثير من نظيراتها البصرية ، مما يجعل من الممكن قياس سطوع متوسط K من Cepheid من عدد قليل جدًا ، ومن حيث المبدأ من ملاحظة واحدة فقط في مرحلة النبض المعروفة. في المقابل ، يتطلب العمل البصري مراقبة منحنيات الضوء الكاملة لتحديد مقادير دقيقة دقيقة. الميزة الأساسية الثالثة في الأشعة تحت الحمراء هي انخفاض حساسية علاقة تألق الفترة بالمعدنية ، والمزج مع النجوم الأخرى في الحقول المزدحمة لمجرة بعيدة.
مع أخذ ذلك في الاعتبار ، كان أحد الأغراض الرئيسية للبرنامج الكبير للفريق إجراء عمليات متابعة للمتابعة شبه القريبة من الأشعة تحت الحمراء في المجرات المستهدفة لمشروعهم والتي تم اكتشافها سابقًا في عمليات المسح البصري واسعة النطاق.
تم التقاط صور عميقة في نطاقات J و K لثلاثة حقول في NGC 300 تحتوي على 16 Cepheids باستخدام VLT / ISAAC في 2003.
يقول Grzegorz Pietrzynski ، عضو آخر في الفريق ، أيضًا من Concepcion: "سمحت الجودة العالية للبيانات بقياس دقيق جدًا لمتوسطات J- و K- من Cepheids من ملاحظتين فقط لكل نجم تم الحصول عليه في أوقات مختلفة". .
باستخدام هذه البيانات الرائعة ، تم بناء علاقات فترة اللمعان. يؤكد فولفجانج جيرين: "إنها العلاقات الأكثر دقة للأشعة تحت الحمراء التي تم الحصول عليها على الإطلاق لعينة Cepheid في مجرة وراء سحابة Magellanic".
تم الحصول على الامتصاص الكلي للضوء ("احمرار") من Cepheids في NGC 300 من خلال الجمع بين قيم مسافة المجرة التي تم الحصول عليها في مختلف النطاقات الضوئية وشبه الأشعة تحت الحمراء التي لوحظ فيها NGC 300. وقد أدى ذلك إلى اكتشاف أن هناك مساهمة كبيرة جدًا في الاحمرار الكلي من الامتصاص المتأصل في NGC 300. وهذا الامتصاص الجوهري له تأثير مهم على تحديد المسافة ولكنه لم يؤخذ في الاعتبار سابقًا.
تمكن الفريق من قياس المسافة إلى NGC 300 مع عدم يقين إجمالي غير مسبوق يبلغ حوالي 3 بالمائة فقط. وجد الفلكيون أن NGC 300 تقع على بعد 6.13 مليون سنة ضوئية.
المصدر الأصلي: ESO News Release
