Präzise Beobachtungen einer seltenen Klasse von Doppelsternen haben es einem Astronomenteam nun ermöglicht, die Messung der Entfernung zu einer unserer Nachbargalaxien, der Großen Magellanschen Wolke, zu verbessern und dabei die Hubble-Konstante zu verfeinern, eine astronomische Berechnung, die hilft die Ausdehnung des Universums messen. Die Astronomen sagen, dass dies ein entscheidender Schritt ist, um die Natur der mysteriösen dunklen Energie zu verstehen, die die Expansion beschleunigt.
Das Team verwendete Teleskope am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile, am Las Campanas-Observatorium ebenfalls in Chile und zwei der University of Hawaii in Manoa und am Las Campanas-Observatorium sowie anderen auf der ganzen Welt. Diese Ergebnisse erscheinen in der Ausgabe vom 7. März 2013 der Zeitschrift Nature.
Die neue Entfernung zum LMC beträgt 163.000 Lichtjahre. Die LMC ist nicht die der Milchstraße am nächsten liegende Galaxie; Die 2003 entdeckte Canis-Major-Zwerggalaxie gilt als der eigentliche nächste Nachbar in 42.000 Lichtjahren vom Galaktischen Zentrum, und die Schütze-Elliptische Zwerggalaxie ist etwa 50.000 Lichtjahre vom Kern der Milchstraße entfernt.
Astronomen ermitteln die Größe des Universums, indem sie zunächst die Entfernungen zu nahen Objekten messen und diese dann als Standardkerzen – Objekte bekannter Helligkeit – verwenden, um die Entfernungen weiter und weiter draußen im Universum zu bestimmen.
Bisher erwies es sich als schwierig, eine genaue Entfernung zum LMC zu finden. Sterne in dieser Galaxie werden verwendet, um die Entfernungsskala für weiter entfernte Galaxien festzulegen, daher ist dies von entscheidender Bedeutung.
„Dies ist ein echter Meilenstein in der modernen Astronomie. Da wir die Entfernung zu unserer nächsten Nachbargalaxie so genau kennen, können wir jetzt die Expansionsrate des Universums – die Hubble-Konstante – mit viel besserer Genauigkeit bestimmen. Auf diese Weise können wir die physikalische Natur der rätselhaften dunklen Energie untersuchen, die die Ursache für die beschleunigte Expansion des Universums ist“, sagt Dr. Rolf-Peter Kudritzki, Astronom am Institut für Astronomie der University of Hawaii.
„Für extragalaktische Astronomen“, sagt Dr. Fabio Bresolin, ebenfalls vom UH, „ist die Entfernung zur Großen Magellanschen Wolke ein grundlegender Maßstab, mit dem das gesamte Universum vermessen werden kann. Einen genauen Wert dafür zu erhalten, war für Generationen von Wissenschaftlern eine große Herausforderung. Unser Team hat die Schwierigkeiten mit einer äußerst genauen Methode überwunden und arbeitet bereits daran, die kleine verbleibende Unsicherheit in den nächsten Jahren zu halbieren.“
Das Team berechnete die Entfernung zum LMC, indem es seltene enge Sternpaare beobachtete, die als verdunkelnde Doppelsterne bekannt sind. Während diese Sterne einander umkreisen, passieren sie voreinander. Wenn dies geschieht, sinkt von der Erde aus gesehen die Gesamthelligkeit, sowohl wenn ein Stern vor dem anderen vorbeigeht als auch um einen unterschiedlichen Betrag, wenn er hinterhergeht.
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Indem man diese Helligkeitsänderungen sehr genau verfolgt und auch die Umlaufgeschwindigkeiten der Sterne misst, kann man herausfinden, wie groß die Sterne sind, welche Massen sie haben und andere Informationen über ihre Umlaufbahnen. Wenn dies mit sorgfältigen Messungen der Gesamthelligkeit und der Farben der Sterne kombiniert wird, können bemerkenswert genaue Entfernungen ermittelt werden.
„Jetzt haben wir dieses Problem gelöst, indem wir nachweislich ein Ergebnis mit einer Genauigkeit von 2% haben“, sagt Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile) und einer der Leiter des Teams.
Quellen: Universität von Hawaii , DAS
