Astronomowie mierzą Wszechświat

Konsekwencje tego pomiaru mają olbrzymie znaczenie dla całej astrofizyki i kosmologii, bowiem odległość do badanej galaktyki jest wzorcem stosowanym do skali odległości w całym Wszechświecie, niejako odpowiednikiem wzorca metra przechowywanego w Sevres pod Paryżem.

Zespołem badaczy kierował prof. Grzegorz Pietrzyński z Obserwatorium Astronomicznego UW. Odległość do Wielkiego Obłoku Magellana wynosi - według najnowszego pomiaru - 160 tysięcy lat świetlnych, z dokładnością do 2 procent.

Astronomowie badają rozmiary Wszechświata najpierw mierząc odległości do bliskich obiektów, a następnie używają ich jako wzorców do ustalenia dystansów coraz dalej w kosmosie. Nazywają to metodą świec standardowych. Łańcuch pomiarów jest jednak na tyle dokładny, na ile najsłabsze jego ogniwo, a tym jest właśnie dokładny dystans do Wielkiego Obłoku Magellana.

"W literaturze można znaleźć ponad 500 wyznaczeń odległości do tej galaktyki. Najbardziej wiarygodne wyznaczenia mają dokładność rzędu 10 proc. Trzeba zaznaczyć, że znakomita większość pomiarów wymagała dodatkowych założeń, co praktycznie uniemożliwia poprawną ocenę ich dokładności" - tłumaczy pierwszy autor publikacji, prof. Grzegorz Pietrzyński.

Naukowcy skorzystali najpierw z innego polskiego projektu odnoszącego światowe sukcesy - OGLE. Z jego bazy pomiarów zmian jasności gwiazd wytypowali do dalszych obserwacji bardzo rzadkie układy podwójne gwiazd, zwane układami zaćmieniowymi. W takich systemach gwiazdy nawzajem się przesłaniają co pewien czas, co wpływa na jasność całego układu. Dokładna analiza tych zmian pozwala na wyznaczenie własności gwiazd i ich orbit, a w konsekwencji dokładnej odległości do układu.

Wytypowane obiekty astronomowie obserwowali w ramach projektu Araucaria, stosując wielkie teleskopy: 6.5-metrowy Teleskop Magellana w Obserwatorium Las Campanas, 3.6-metrowy teleskop ESO i 3.5-metrowy teleskopu NTT w Obserwatorium La Silla należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Badania trwały osiem lat.

Uzyskany wynik ma wielkie znaczenie jako podstawa skali odległości w kosmosie. Odpowiednio wykalibrowana "astronomiczna linijka" służy później m.in. do określenia wartości stałej Hubble'a, jednego z głównych wyzwań współczesnej astronomii. Stała Hubble'a opisuje, jak szybko rozszerza się Wszechświat. Ponadto stanowi ważny element w zagadce tajemniczej ciemnej energii, która odpowiada za trzy czwarte masy Wszechświata.

Osiągnięta dokładność to jednak nie koniec badań, Polacy mają bowiem jeszcze ambitniejsze plany. "Pracujemy nad ulepszeniem naszej metody jeszcze bardziej i mamy nadzieję na wyznaczenie odległości do Wielkiego Obłoku Magellana z precyzją 1 proc. w ciągu najbliższych kilku lat. Ma to daleko idące konsekwencje nie tylko dla kosmologii, ale dla wielu pól astrofizyki" - podsumowuje Dariusz Graczyk z Universidad de Concepción w Chile, drugi autor artykułu w "Nature".

Oprócz naukowców z Polski w zespole znaleźli się także badacze ze Stanów Zjednoczonych, Włoch, Francji, Niemiec i Chile.