Σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Ήλιος θα εξαντλήσει τα καύσιμα που χρειάζονται για την πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα του. Αυτό θα προκαλέσει τον εσωτερικό του πυρήνα να καταρρεύσει υπό τη δύναμη της ίδιας της βαρύτητας του Ήλιου. Σε αυτό το σημείο, τα εξωτερικά στρώματα του άστρου (όπου εξακολουθεί να συμβαίνει η πυρηνική σύντηξη) θα διογκωθούν και θα εισέλθει σε ένα στάδιο της αστρικής ζωής που ονομάζεται φάση του κόκκινου γίγαντα.
Αυτή η φάση του κόκκινου γίγαντα θα σημαίνει την καταστροφή των πλανητών στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα, συμπεριλαμβανομένης της Γης. Άλλα αστέρια στο σύμπαν θα έχουν την ίδια μοίρα με τον Ήλιο μας, πράγμα που σημαίνει ότι τυχόν εξωπλανήτες που περιστρέφονται κοντά σε αυτά τα άλλα αστέρια θα αντιμετωπίσουν επίσης τέτοια καταστροφή.
Αλλά οι αστρονόμοι μπορεί τώρα να έχουν βρει έναν τρόπο να χρησιμοποιήσουν εποικοδομητικά την καταστροφική φάση των αστεριών του κόκκινου γίγαντα.
Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον επιστήμονα EPFL Richard I. Anderson πρότεινε ότι οι ακουστικές δονήσεις ή τα «τραγούδια» των ερυθρών γιγάντων διαφορετικών ηλικιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση των κοσμικών αποστάσεων με μεγαλύτερη ακρίβεια. Ακριβώς όπως η μουσική λέγεται ότι ηρεμεί το άγριο θηρίο, αυτή η ουράνια μελωδία θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ενός βάναυσου κοσμολογικού προβλήματος που ονομάζεται «ένταση Hubble».
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb περιπλέκει το παράδοξο του διαστελλόμενου σύμπαντος επαληθεύοντας το έργο του Hubble
«Διαπιστώσαμε ότι οι ακουστικές δονήσεις των ερυθρών γιγάντων αστεριών μας λένε πώς να μετρήσουμε καλύτερα τις κοσμικές αποστάσεις χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της κορυφής του γίγαντα», είπε ο Άντερσον σε μια δήλωση.
Ο Άντερσον αναφέρεται στη θέση ή τον «κλάδο» που καταλαμβάνουν οι κόκκινοι γίγαντες σε ένα διάγραμμα που απεικονίζει τη ζωή των άστρων, που ονομάζεται διάγραμμα Hertzsprung-Russell (διάγραμμα HR). Η «άκρη του κλάδου του κόκκινου γίγαντα» (TRGB) είναι ένα κρίσιμο σημείο όπου οι πυρήνες των ερυθρών γιγάντων αστεριών έχουν καταρρεύσει και έχουν γίνει αρκετά πυκνοί ώστε να ανάψουν ήλιο και να αντιστρέψουν τη λάμψη τους.
Ένα νέο βήμα στη σκάλα της κοσμικής απόστασης
Οι αστρονόμοι έχουν διάφορους τρόπους μέτρησης μεγάλων κοσμολογικών αποστάσεων. Τέτοιες μέθοδοι είναι κατάλληλες για χαρτογράφηση όλο και μεγαλύτερων αποστάσεων. Αυτές οι τεχνικές μέτρησης μαζί σχηματίζουν τα μεταφορικά σκαλοπάτια της «σκάλας κοσμικής απόστασης», πιο γνωστή ως «εξωγαλαξιακή κλίμακα απόστασης».
Η πρώτη βαθμίδα κατασκευάζεται, αν θέλετε, χρησιμοποιώντας αστρική παράλλαξη – την αλλαγή στις φαινομενικές θέσεις των μακρινών αστεριών καθώς η Γη αλλάζει θέση γύρω από τον Ήλιο. Αυτή η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση αποστάσεων λίγο πέρα από το ηλιακό σύστημα.
Το υψηλότερο επίπεδο της σκάλας μελετάται αναλύοντας τις μετατοπίσεις στο κόκκινο των μακρινών γαλαξιών. Αντίθετα, αυτή η τεχνική μπορεί να μετρήσει αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός.
Η μετατόπιση στο κόκκινο συμβαίνει επειδή τα αντικείμενα απομακρύνονται με ταχύτητα από εμάς λόγω της διαστολής του σύμπαντος και το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπουν, το οποίο χρειάζεται δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς, τεντώνεται από αυτή τη διαστολή. Αυτή η επέκταση κοκκινίζει το φως και μερικές φορές προκαλεί ακόμη και τη μετάβασή του σε υπέρυθρα μήκη κύματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), το οποίο είναι πολύ ευαίσθητο στο υπέρυθρο φως, είναι τόσο ικανό στην παρατήρηση γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν.
Η κλίμακα της κοσμικής απόστασης μπορεί να βοηθήσει τους κοσμολόγους να μετρήσουν τον ρυθμό με τον οποίο διαστέλλεται το σύμπαν. Αυτή η τιμή ονομάζεται σταθερά Hubble και ονομάστηκε προς τιμή του αστρονόμου Edwin Hubble. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι παρατηρήσεις του σε μακρινούς γαλαξίες συνέβαλαν στην απόρριψη της ιδέας ότι το σύμπαν υπάρχει σε σταθερή κατάσταση και δεν αυξάνεται ούτε συρρικνώνεται.
Ωστόσο, υπάρχει ένα πουκάμισο σε αυτή την κοσμολογική αλοιφή.
Οι διάφορες τεχνικές μέτρησης της κλίμακας κοσμικής απόστασης δεν συμφωνούν στην τιμή της σταθεράς Hubble. Αυτό το πρόβλημα έχει γίνει γνωστό ως «ένταση Hubble» και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η προσθήκη επιπλέον κλιμακίων στην κλίμακα της κοσμικής απόστασης θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος.
Το TRGB μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέτρηση απόστασης λόγω της εν πολλοίς ομοιόμορφης απόδοσης φωτός που παρατηρείται σε αυτό το σημείο της εξέλιξης του κόκκινου γίγαντα. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινότητα των κόκκινων γιγάντων σε διαφορετικές αποστάσεις μπορεί να συγκριθεί, επιτρέποντας τη μέτρηση της απόστασης μεταξύ τους. Αυτό κάνει κόκκινους γίγαντες στο σημείο TRGB του διαγράμματος HR αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν «τυπικό κερί».
Το πρόβλημα του Hubble λύθηκε με αστέρια που βράζουν και αναβλύζουν;
Για να διερευνήσουν τη χρήση των κόκκινων γιγάντων ως τυπικών κεριών, ο Άντερσον και η ομάδα άντλησαν δεδομένα από το Πείραμα Οπτικού Βαρυτικού Φακού (OGLE) και την αποστολή Γαία για τη μελέτη των ερυθρών γίγαντων σε έναν δορυφορικό γαλαξία του Γαλαξία: το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου (LMC ).. ).
Αυτό οδήγησε στην εκπληκτική ανακάλυψη ότι η φωτεινότητα των αστεριών TRGB ποικίλλει περιοδικά. Αυτή η παραλλαγή προκαλείται από ηχητικά κύματα που ταξιδεύουν μέσα από τα φουσκωμένα αστέρια, παρόμοια με το πώς οι σεισμοί ταξιδεύουν στη Γη. Τέτοιες διακυμάνσεις προκαλούν τα άστρα να ταλαντώνονται.
Ενώ οι αστρονόμοι γνώριζαν ήδη αυτές τις ταλαντώσεις των ερυθρών νάνων, η επίδραση των ταλαντώσεων στη φωτεινότητα και τις μετρήσεις της απόστασης δεν είχε ληφθεί υπόψη.
Οι διακυμάνσεις τελικά επέτρεψαν στην ομάδα να καθορίσει την ηλικία των κόκκινων γιγάντων και αυτό θα πρέπει να προσθέσει μια λεπτή πινελιά στη χρήση τους ως τυπικά κεριά.
«Τα νεότερα αστέρια κόκκινου γίγαντα κοντά στο TRGB είναι ελαφρώς λιγότερο φωτεινά από τα μεγαλύτερα ξαδέρφια τους και οι ακουστικές ταλαντώσεις που παρατηρούμε ως διακυμάνσεις φωτεινότητας μας επιτρέπουν να καταλάβουμε τι είδους αστέρι είναι», είπε ο Άντερσον. «Τα παλαιότερα αστέρια δονούνται σε χαμηλότερη συχνότητα – ακριβώς όπως ένας βαρύτονος τραγουδά με πιο βαθιά φωνή από έναν τενόρο!»
Παρόμοιες αναρτήσεις:
– Τα «προβλήματα Hubble» θα μπορούσαν να επιδεινωθούν με νέες μετρήσεις της διαστολής του σύμπαντος
— Θα μπορούσε ένα «υπερκενό» να επιλύσει μια αδυσώπητη συζήτηση σχετικά με τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος;
– Η διαστολή του σύμπαντος μπορεί να είναι ένας αντικατοπτρισμός, προτείνει μια νέα θεωρητική μελέτη
Δεδομένου ότι οι κόκκινοι γίγαντες είναι πανταχού παρόντες σε γαλαξίες σε όλο το σύμπαν, αυτή η εξέλιξη θα μπορούσε να βοηθήσει στην παροχή ακριβέστερων μετρήσεων της κοσμικής απόστασης. Θα μπορούσε μια μέρα να βοηθήσει στη μείωση της έντασης του Hubble;
«Τώρα που μπορούμε να διακρίνουμε την ηλικία των κόκκινων γιγάντων που αποτελούν το TRGB, μπορούμε να βελτιώσουμε περαιτέρω τη μέτρηση της σταθεράς Hubble με βάση αυτό», κατέληξε ο Άντερσον. «Τέτοιες βελτιώσεις θα δοκιμάσουν περαιτέρω τον συνεχή ενθουσιασμό του Hubble και θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πρωτοποριακές νέες γνώσεις σχετικά με τις θεμελιώδεις φυσικές διαδικασίες που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσεται το σύμπαν».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε στις 7 Μαρτίου στο The Astrophysical Journal Letters.