M31 og M33 er to af de nærmeste spiralgalakser og kan danne grundlaget for bestemmelse af afstande til mere fjerntliggende spiralgalakser og begrænse universets ekspansionshastighed (Hubble-konstanten). Derfor er relevansen og betydningen af flere nye undersøgelser, der anvendte nærinfrarøde data for at etablere faste afstande for M31 (Andromeda) og M33 (Triangulum) (f.eks. Gieren et al. 2013), og sigter mod at reducere eksisterende usikkerheder knyttet til de grundlæggende parametre for de galakser. Faktisk er pålidelige afstande for M31 og M33 især vigtige i lyset af det nye Hubble-konstante estimat fra Planck-satellitten, der er forskudt i forhold til visse andre resultater, og denne forskel hindrer bestræbelserne på at konstatere arten af mørk energi (den mystiske kraft teoretiseret som forårsager universets accelererede ekspansion).
Gieren et al. bemærkede, at “et antal nye afstandsbestemmelser til M33… spænder over et overraskende stort interval… hvilket er en grund til alvorlig bekymring. Som den næst nærmeste spiralgalakse er en nøjagtig bestemmelse af [M33's] afstand et afgørende skridt i processen med at opbygge den kosmiske afstandstige. ” Hvad angår M31, Riess et al. 2012 bemærkede ligeledes, at “M31, den nærmeste analog til Mælkevejsgalaksen, har længe givet vigtige ledetråde til at forstå universets skala.“
Den nye Gieren og Riess et al. afstande er baseret på nærinfrarøde observationer, som er relevante, fordi stråling fra den del af det elektromagnetiske spektrum er mindre følsom end optiske data til absorption af støv placeret langs vores synslinie (se figuren nedenfor). Korrekt redegørelse for støvpåvirkningen er et hovedproblem i kosmisk afstandskalaarbejde, da det får mål til at virke svagere. ”forskellige antagelser om [støvtørkelse] er en vigtig kilde til uoverensstemmelser mellem de forskellige afstandbestemmelser for M33.”Bemærkede Gieren et al., Og det samme gælder afstanden til M31 (se Riess et al.).
Gieren og Riess et al. afstande til henholdsvis M33 og M31 blev udledt fra observationer af Cepheids. Cepheider er en klasse af variable stjerner, der udviser periodiske lysstyrkevariationer (de pulserer radialt). Cepheider kan bruges som afstandsindikatorer, fordi deres pulsationsperiode og gennemsnitlige lysstyrke er korreleret. Dette forhold blev opdaget af Henrietta Leavitt i de tidlige 1900'ere. En pseudo-periode-lysstyrke-relation afledt for M31 Cepheids er præsenteret nedenfor.
Gieren et al. observerede 26 Cepheider i M33 og etablerede en afstand på ~ 2.740.000 lysår. Holdet tilføjede, at “Som den første moderne nær-infrarøde Cepheid-undersøgelse [af] M33 siden… ca. 30 år… betragter vi dette arbejde som for længe ...”Astronomer citerer ofte afstande til objekter i lysår, som definerer den tid, der kræves for lys udsendt fra kilden for at nå frem til observatøren. På trods af at den (endelige) lyshastighed er 300.000.000 m / s, skal strålerne krydse "astronomiske" afstande. At kigge ud i rummet giver en den unikke mulighed for at kigge tilbage i tiden.
Afstande til M33 vist nedenfor formidler sædepunkter i udviklingen af menneskehedens viden. Spredningen nær 1920'erne stammer delvis fra en debat om Mælkevejen og universet er synonyme. Med andre ord eksisterer galakser ud over Mælkevejen? Emnet udødeliggøres i den berømte store debat (1920) med H. Shapley og H. Curtis (sidstnævnte argumenterede for en ekstragalaktisk skala). Forskydningen mellem dataene før 1930 og efter 1980 skyldes delvist en næsten to gange stigning i den kosmiske afstandskala, der blev anerkendt omkring 1950 (se også fest 2000). Også tydeligt er spredningen, der er forbundet med afstande efter 1980, som blot forstærker betydningen af de nye høje præcisionsafstandsestimater.
Riess et al. opnåede data for omkring 70 Cepheider og bestemte en afstand for M31 på ~ 2.450.000 lysår. Sidstnævnte bekræftes af en ny undersøgelse af Contreras Ramos et al. 2013 (d ~ 2.540.000 ly), hvis afstandsestimat var afhængig af data for stjerner i en M31-kugleklynge.
Instrumenter og teleskoper i topklasse er nødvendige for at få pålidelige målinger af stjerner i galakser næsten 3.000.000 millioner lysår væk. Gieren et al. anvendte 8,2 m Very Large Telescope (Yepun) instrument vist nedenfor, mens Riess og Contreras Ramos et al. analyserede observationer fra Hubble-rumteleskopet. Riess et al. erhvervet billeder af M31 via det nye videofeltkamera 3, der erstattede bredfelt- og planetarisk kamera 2 (“Kameraet der reddede Hubble“) Under den berømte servicemission i 2009.
De nye resultater markerer kulminationen på et århundredes indsats værd, der sigter mod at sikre nøjagtige afstande for vores Galaxy's lokale spiralkin (M31 og M33). Forskydningen mellem Planck og visse Cepheid / SN-baserede bestemmelser af Hubble-konstanten kræver imidlertid, at forskningen fortsætter for at identificere usikkerheder forbundet med metoderne.
Gieren et al. fundene er blevet accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal (ApJ), og en fortryk er tilgængelig på arXiv. Både Riess og Contreras Ramos et al. undersøgelser offentliggøres ligeledes i ApJ. Den interesserede læser, der ønsker yderligere information om den kosmiske afstandskala og Cepheids, finder følgende ressourcer relevante: AAVSOs artikel om Delta Cephei (navnebror til klassen af Cepheid-variabler), Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012, Fernie I 1969, NASA / IPAC Extragalactic Database, G. Johnsons Miss Leavitt's Stars: The Untold Story of the Woman Who Discovered How to measure the Universe, D. Fernie's Setting Sail for Universe: Astronomer og deres opdagelser, Nick Allen's Cepheid Distance Scale : A History, D. Turners klassiske cepheider efter 228 års undersøgelse, J. Percy's forståelse af variable stjerner.
