Durch ein Jahrhundert getrennt untersuchen zwei Astronomen dieselben seltsamen Sterne

Henrietta Leavitt und Kate Hartman

Henrietta Leavitt (links) hat das Leavitt-Gesetz entwickelt, das variable Sterne der Cepheiden verwendet, um kosmische Entfernungen zu bestimmen. Kate Hartman (rechts) zeigte, dass dieselben Sterne in einer astronomischen Untersuchung gezählt werden können, die verborgene Strukturen in der Milchstraße aufdecken wird. (Bildnachweis: Cynthia Hunt/Carnegie Institution for Science)

Eine im frühen 20. Jahrhundert entwickelte Astronomietechnik half Forschern, Entfernungen zu anderen Galaxien zu messen und zu entdecken, dass sich das Universum ausdehnt. Jetzt sind die Sterne, die die Grundlage dieser jahrhundertealten Technik bildeten, Teil einer Vermessung, um die Geschichte der Milchstraße zu kartieren.



Im Jahr 1908 entdeckte Henrietta Swan Leavitt – eine von mehreren Frauen, die Anfang des 20. Jahrhunderts als Harvard „Computer“ arbeiteten und fotografische Platten des Nachthimmels studierten – eine Beziehung zwischen den Veränderungen der scheinbaren Helligkeit von „variablen“ Sternen und diesen Sternen. tatsächliche Helligkeit oder absolute Helligkeit.

Da Licht auf vorhersagbare Weise zerstreut wird, wenn es durch den Weltraum wandert, war es möglich, die Entfernung eines Sterns von der Erde zu messen, wenn man die absolute Helligkeit eines Sterns kennt. Mehr als 100 Jahre später nutzen Astronomen diese Entdeckung, die als Leavitt-Gesetz bekannt ist, auf noch fortschrittlichere Weise. Jetzt haben Astronomen des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) diese Sterne in eine Untersuchung von Sternen in der Milchstraße aufgenommen, die dazu beitragen wird, die Struktur und Geschichte der Galaxie aufzudecken. [Stern, der das Universum verändert hat, erstrahlt in Hubble-Foto]

Das Gesetz von Leavitt stammt speziell aus Leavitts Studien über variable Sterne von Cepheiden, deren Helligkeit (oder Puls) periodisch in Zyklen variiert, die normalerweise einige Tage oder Wochen dauern. Das Apache Point Galactic Evolution Experiment (APOGEE) von SDSS wurde entwickelt, um die Position und Zusammensetzung von kühlen, alten 'Roten Riesen'-Sternen zu kartieren, die in der gesamten Milchstraße gefunden wurden. Aber die beiden Teleskope, die jetzt für die APOGEE-Durchmusterung verwendet werden, können laut Aussage auch Cepheiden-Variablen erkennen, die typischerweise jünger sind als Rote Riesen, aber eine ähnliche Temperatur haben. Daher ermöglichen die APOGEE-Daten Astronomen, sowohl junge Sterne als auch alte Riesensterne auf die gleiche Weise zu kartieren und wiederum Strukturen aus der alten Galaxie mit denen zu verbinden, die sich in jüngerer Zeit gebildet haben, so die Aussage.

Die Astronomie-Studentin Kate Hartman machte sich daran, herauszufinden, ob die variable Natur der Cepheiden sie daran hindern würde, in die Studie aufgenommen zu werden.

'Es war faszinierend, mit solch historisch bedeutsamen Stars zusammenzuarbeiten', sagte Hartman, ein Student am Pomona College, in der Erklärung. Hartman gab die Ergebnisse der Studie am Dienstag (9. Januar) auf dem Treffen der American Astronomical Society (AAS) in National Harbor, Maryland, bekannt.

Hartman untersuchte Cepheid-Variablen während eines 10-wöchigen Sommerforschungsprojekts an den Carnegie Observatories, während dessen sie mit ihrer Forschungsberaterin Rachael Beaton zusammenarbeitete, die heute Hubble- und Carnegie-Princeton-Stipendiatin an der Princeton University ist.

Hartman untersuchte, wie die APOGEE-Teleskope die chemische Zusammensetzung von Cepheiden-Variablen messen, die während ihrer Helligkeitspulsationszyklen in Temperatur, Oberflächengravitation und atmosphärischen Eigenschaften stark variieren können. Die chemische Zusammensetzung eines Sterns kann mit einer Methode namens Spektroskopie gemessen werden, die das Vorhandensein oder Fehlen chemischer Elemente anhand des Auftretens bestimmter Wellenlängen im Licht des Sterns anzeigt. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass es möglich ist, konsistente Messungen der Zusammensetzung der Cepheiden-Variablen zu sammeln, unabhängig davon, wann APOGEE sie in ihrem Zyklus beobachtete, sagten die Forscher in der Erklärung.

Offener Sternhaufen Messier 50

'Ich musste mir mehrere Spektren derselben Cepheiden-Variablen ansehen und die Menge verschiedener Elemente im Stern messen', sagte Hartman. „Als wir das Spektrum eines Sterns über seinen gesamten Pulsationszyklus betrachteten, fanden wir keine signifikanten Unterschiede in den Ergebnissen. Das bedeutet, dass wir jedes Mal, wenn wir hinschauen, zuverlässige Ergebnisse erhalten.'

Forscher sagen, dass diese Daten besonders nützlich sind, da sie den Umfang der Sterne, die Astronomen in die APOGEE-Durchmusterung einbeziehen können, erheblich erweitern. Tatsächlich arbeitet APOGEE jetzt gleichzeitig mit Zwillingsinstrumenten an Teleskopen sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel, sodass Astronomen die ganze Galaxie und seine nächsten Nachbarn (die Große und Kleine Magellansche Wolke), so die Aussage.

'Die Umfrage wird die am nächsten gelegenen und am besten untersuchten Cepheiden mit Beobachtungen mehrmals im Monat beobachten, wird im Januar auf Cepheiden in der Großen und Kleinen Magellanschen Wolke abzielen und plant, schließlich alle Cepheiden in allen Teilen des Himmels, die wir beobachten, ins Visier zu nehmen.' Jen Sobeck, Projektmanagerin von APOGEE von der University of Washington, sagte in der Erklärung. 'Diese Beobachtungen sind eine wichtige Ergänzung der APOGEE-Karte der Galaxie.'

Mit diesen neuen Werkzeugen können Astronomen weiter auf der Arbeit von Astronomen wie Leavitt aufbauen, so die Forscher.

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