A vörös óriásoknak hála új módon mérhetjük a távolságot az univerzumban

Már közel három évtizede egyértelmű, hogy az univerzum tágulása gyorsul. Egy ismeretlen jelenség, amelyet “sötét energiának” neveztek el, szétfeszíti az világegyetemet.

De az univerzum tágulásának sebességét – amelyet Hubble-állandónak neveznek – még nem sikerült egyetlen számmal meghatározni. És nem azért, mert a kutatók nem próbálták volna elégszer, írja a Universe Today.

Valójában többféleképpen is mérhető. A probléma az, hogy ezek a módszerek nem értenek egyet egymással. Mindegyikük más-más számot ad, ami zavarba ejti a kutatókat. Ez azt jelenti, hogy új fizikát fedezhetünk fel, ha alaposan megnézzük.

Ezt a rejtélyt Hubble-feszültségnek nevezik, és a mérési technikák egyre pontosabbá válásával egyre nehezebbé válik. A csillagászok tehát új és jobb módszereket keresnek a világegyetem tágulásának mérésére.

Egy új tanulmányban három svájci tudós leír egy módszert, amellyel jelentősen javítható az egyik mérési technika.

Borulni látszik minden, amit az univerzumról tudunk?

A módszer a vörös óriáscsillagok egy speciális alcsoportját használja. Olyan öreg csillagokat, amelyek magjában a hidrogén nagy része elégett. Ahogy öregszenek, a vörös óriások egyre nagyobbak, kevésbé sűrűek és halványabbak lesznek.

Fejlődésük egy bizonyos pontján azonban a hidrogénégetésről átváltanak héliumégetésre, ami drámai fényességnövekedést okoz. Az életüknek ebben a szakaszában lévő csillagokat úgy tekintik, mint amelyek elérték a “örös óriás-ág csúcsát” (Tip-of-the-Red-Giant-Branch, TRGB).

Amikor a TRGB-ben lévő csillagok héliumot gyújtanak, elérnek egy ismert, megbízhatóan mérhető fényességszintet: standard gyertyákká válnak, azaz luminozitásuk ismert, ami pontosabbá teszi a köztük lévő távolságméréseket.

Ez a fényerő azonban nem tökéletesen állandó: a csillag rétegeiben oszcillációk – hanghullámok – vannak jelen. A tudósok a csillagfejlődés korábbi tanulmányaiból tudtak ezekről az akusztikus oszcillációkról, de a Hubble-feszültség feloldására tett kísérletek során még nem számoltak velük.

Illusztráció egy vörös óriásról. Baperookamo/Wikimedia

Ez az új tanulmány ezt a célt tűzte ki maga elé

“A TRGB közelében lévő fiatalabb vörös óriáscsillagok egy kicsit kevésbé fényesek, mint idősebb rokonaik” – mondja Richard Anderson vezető szerző.

“A fényességingadozásként megfigyelt akusztikus oszcillációk lehetővé teszik számunkra, hogy megértsük, milyen típusú csillaggal van dolgunk. Az idősebb csillagok alacsonyabb frekvencián oszcillálnak – mint ahogy egy bariton mélyebb hangon énekel, mint egy tenor”.

“Most, hogy meg tudjuk különböztetni a TRGB-t alkotó vörös óriások korát, tovább tudjuk majd javítani az ezekre épülő Hubble-állandó mérését”.

Ez jó hír, mivel talán ennek segítségével könnyebben megérthetjük a világegyetemet. Önmagában azonban nem valószínű, hogy feloldja a Hubble körüli feszültséget.

A Hubble-állandó különböző mérései között a legnagyobb szakadék a közelmúltbeli világegyetemi megfigyelések – 1A típusú szupernóvák, változócsillagok, kilonóvák és vörös óriások –, és a korai megfigyelések – különösen a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás – között van.

Ez a feszültség továbbra is fennáll. Mégis, minél biztosabbak lehetünk a méréseink pontosságában, annál nagyobb arra az esély, hogy van valami új, felfedezésre váró dolgot találunk az univerzum működésével kapcsolatban.

Érdemes elolvasni:

• Félelmetes magyar vonatkozású felfedezés: nagyon sok csillag bolygópusztító
• Megdöbbentő, hogy mennyire távoli csillagokat is láthatunk szabad szemmel a Földről