באמצעות סוג נדיר של כוכבי משתנה ענקיים של קפיד כמרצי דרך קוסמית, אסטרונומים מצאו דרך למדוד מרחקים לחפצים שנמצאים שלוש פעמים רחוקים יותר בחלל ממה שהיה אפשרי בעבר. אולם אסטרונומים מצאו דרך להשתמש במשתני Cepheid מסוג "תקופה אולטרה ארוכה" (ULP) כמשואות למדידת מרחקים של עד 300 מיליון שנות אור ומעלה.
צ'פידים קלאסיים הם בהירים, אך מעבר למאה מיליון שנות אור מכדור הארץ, האות שלהם הולך לאיבוד בין כוכבים בהירים אחרים, אמר ג'ונתן בירד, דוקטורנט לאסטרונומיה במדינת אוהיו, שדן בממצאיו בכנס האגודה האמריקנית לאסטרונומיה ביום שני.
אבל ULPs הם סוג נדיר ומואר במיוחד של Cepheid, הדופק לאט מאוד.
אסטרונומים חשבו זה מכבר כי קפידים של ULP אינם מתפתחים באותה צורה כמו קפידים אחרים. אולם במחקר זה, אסטרונומים מצאו את העדויות הראשונות לכך שקפידת ULP מתפתחת באותה צורה של קפידה קלאסית.
ישנן מספר שיטות לחישוב המרחק לכוכבים, ואסטרונומים לרוב נאלצים לשלב שיטות כדי למדוד בעקיפין מרחק. האנלוגיה הרגילה היא סולם, כאשר כל שיטה חדשה גבוהה יותר מעל אחרת. בכל סיבוב חדש בסולם המרחק הקוסמי, השגיאות מסתכמות, ומקטינות את הדיוק של המדידה הכוללת. אז כל שיטה יחידה שיכולה לדלג על פעימות הסולם היא כלי מוערך לבדיקת היקום.
Krzysztof Stanek, פרופסור לאסטרונומיה במדינת אוהיו, השתמש בטכניקת מדידה ישירה בשנת 2006, כאשר הוא השתמש באור הגיח ממערכת כוכבים בינארית בגלקסיה M33 כדי למדוד את המרחק לגלקסיה זו לראשונה. M33 נמצא 3 מיליון שנות אור מכדור הארץ.
טכניקה חדשה זו העושה שימוש בצפידות ULP שונה. זוהי שיטה עקיפה, אך המחקר הראשוני הזה מצביע על כך שהשיטה תעבוד לגלקסיות המרוחקות הרבה יותר מ- M33.
"מצאנו שספידי תקופות אולטרה ארוכים הם אינדיקטור מרחק רב עוצמה. אנו מאמינים שהם יכולים לספק את מדידות המרחק הכוכבים הישירות הראשונות לגלקסיות בטווח של 50-100 מגה-פרק (150 מיליון - 326 מיליון שנות אור) והרבה מעבר לזה, "אמר סטאנק.
מכיוון שהחוקרים בדרך כלל לא שמים לב לטיפול בצפידים ארוכים במיוחד, ישנם מעטים מהם ברשומה האסטרונומית. במחקר זה חשף דוקטורנט סטנק, בירד ואוהיו סטייט, ז'וזה פריטו, 18 ספיקות ULP מהספרות.
כל אחת מהן הייתה ממוקמת בגלקסיה סמוכה, כמו הענן המגלני הקטן. המרחקים לגלקסיות הסמוכות הללו ידועים היטב, ולכן האסטרונומים השתמשו בידע זה בכדי לכייל את המרחק לקפידים של ULP.
הם גילו שהם יכולים להשתמש בצפידים של ULP כדי לקבוע מרחק עם שגיאה של 10-20 אחוזים - שיעור האופייני לשיטות אחרות המרכיבות את סולם המרחק הקוסמי.
"אנו מקווים לצמצם את הטעות הזו ככל שאנשים רבים יותר לשים לב לספיגות של ה- ULP בסקרי הכוכבים שלהם," אמר בירד. "מה שהראנו עד כה הוא שהשיטה עובדת באופן עקרוני והתוצאות מעודדות."
בירד הסביר מדוע אסטרונומים התעלמו מצפיחות של ULP בעבר.
ספיגות תקופות קצרות, אלו המבהירות ומתעמעמות כל כמה ימים, מייצרות סמני מרחק טובים בחלל מכיוון שהתקופה שלהם קשורה ישירות לבהירות שלהם - ואסטרונומים יכולים להשתמש במידע הבהירות הזה כדי לחשב את המרחק. פולאריס, הכוכב הצפוני, הוא ספיגה ידועה וקלאסית.
אולם אסטרונומים חשבו מאז ומעולם כי קפאידים של ULP, המתבהרים ומתעמעמים במהלך כמה חודשים או יותר, אינם מצייתים ליחס זה. הם גדולים ובהירים יותר מהצפיזה האופיינית. למעשה, הם גדולים ובהירים יותר מרוב הכוכבים; במחקר זה, למשל, 18 הצפידים ב- ULP נעו בגודל 12-20 פעמים ממסת השמש שלנו.
הבהירות הופכת אותם לסימני מרחק טובים, אמר סטאנק. קפיחות אופייניות יותר קשה לאתר בגלקסיות רחוקות, שכן האור שלהן משתלב עם כוכבים אחרים. Cepheids ULP בהירים מספיק כדי להתבלט.
אסטרונומים חשדו זה מכבר כי קפידים של ULP אינם מתפתחים באותה צורה כמו קפידים אחרים. אולם במחקר זה, צוות מדינת אוהיו מצא את העדויות הראשונות לכך שקפידת ULP מתפתחת ככל שקפידה יותר קלאסית.
שפיכה קלאסית תתעצם הרבה יותר ויותר קרירה לאורך חייו. בין לבין שכבות הכוכב החיצוניות הופכות לא יציבות מה שגורם לשינויי בהירות. נחשב שקפיאות ULP עוברות את תקופת חוסר היציבות הזו פעם אחת בלבד, והולכות לכיוון אחד בלבד - מחם יותר לקריר יותר.
אולם כאשר האסטרונומים קיבצו נתונים מחלקים שונים בספרות למחקר זה, הם גילו כי אחת הצפיחות של ה- ULP - כוכב בענן המגלן הקטן שכונה HV829 - נע בבירור בכיוון ההפוך.
לפני ארבעים שנה HV829 פועם כל 87.6 יום. עכשיו זה פועם כל 84.4 יום. שתי מדידות נוספות שנמצאו בספרות מאשרות כי התקופה מצטמצמת בהתמדה בעשורים שביניהם, מה שמעיד שהכוכב עצמו מתכווץ ומתחמם.
האסטרונומים הסיקו כי קפידיות ULP עשויות לעזור לאסטרונומים לא רק למדוד את היקום, אלא גם ללמוד יותר על התפתחותם של כוכבים מאסיביים מאוד.
חלק מהתוצאות הללו דווחו בכתב העת Astrophysical באפריל 2009. מאז שנכתב המאמר, החלו האסטרונומים של מדינת אוהיו להשתמש בטלסקופ הגדול המשובח בטוסון, אריזונה, כדי לחפש קפידים נוספים ב- ULP. סטאנק אומר שהם מצאו כמה מועמדים טובים בגלקסי M81, אך תוצאות אלה טרם אושרו.
מקורות: AAS, אוניברסיטת אוהיו
