哈勃将精确的距离测量技术应用于宇宙中最古老的物体之一

这颗古老的恒星首饰盒,称为NGC 6397的球状星团,闪耀着数十万颗恒星的光芒。学分:NASA,ESA,T. Brown和S. Casertano(STScI);致谢:NASA,ESA和J. Anderson(STScI)

使用美国宇航局哈勃太空望远镜的天文学家首次精确测量了到宇宙中最古老物体之一的距离,这是宇宙大爆炸发生后不久出现的恒星群。

这个新的,精确的距离标准提供了一个独立的宇宙年龄估计。新的测量方法也将帮助天文学家改进恒星演化模型。星团是恒星模型的关键组成部分,因为每个星团中的恒星距离相同,年龄相同,化学成分相同。因此,他们构成了一个单一的恒星人口进行研究。

这个恒星组件是一个称为NGC 6397的球状星团,是与地球最接近的这种星团之一。新的测量将集群的距离设置在7,800光年远处,仅有3%的误差。

到目前为止,天文学家已经通过将恒星的光度和颜色与理论模型以及太阳附近类似恒星的光度和颜色进行比较来估计到我们星系球状星团的距离。但这些估计的准确性各不相同,不确定性徘徊在10%至20%之间。


em这部影片放大了哈勃太空望远镜对球状星团NGC 6397的看法。版权:NASA,ESA和G. Bacon(STScI) / em

然而,新的测量方法使用直观的三角法,这与测量人员使用的方法相同,并且与希腊古典科学一样古老。天文学家利用一种新颖的观测技术来测量天空中极其微小的角度,天文学家设法将哈勃望远镜伸向我们银河系的盘外。

研究小组计算了NGC 6397的年龄为134亿年。太空望远镜科学研究所(STScI)的汤姆布朗在巴尔的摩表示:“球状星团很老旧,如果他们的年龄和距离从模型中推断出来有点偏离,它们似乎比宇宙年龄还要老。 ,哈勃研究的领导者马里兰州。

准确的距离到球状星团被用作恒星模型的参考来研究年轻和老恒星群的特征。 “任何符合测量结果的模型都会让您更加相信将该模型应用于更遥远的恒星,”Brown说。 “附近的星团充当恒星模型的锚。到现在为止,我们只有距离我们星系内更年轻的开放星团的距离,因为它们距离地球更近。“

相比之下,约150个球状星团在我们星系的相对较年轻的星盘之外进行轨道运行。这些球状,密密麻麻的成千上万颗恒星群是银河系的首批自动进入者。

哈勃天文学家使用三角视差来确定星团的距离。这种技术可以测量由于观察者视角的变化而引起的物体位置的微小,明显的移动。由于地球围绕太阳运动,哈勃测量了星团中明显的微小摆动。

为了获得与NGC 6397的精确距离,布朗的团队采用了天文学家诺贝尔奖得主Adam Riess和STScI和约翰霍普金斯大学Stefano Casertano在巴尔的摩开发的精确方法,以准确测量到称为造父变星的脉动恒星的距离。这些脉动恒星可以作为天文学家计算宇宙精确膨胀率的可靠距离标记。

利用这种称为“空间扫描”的技术,哈勃望远镜的宽视场相机3测量了40颗NGC 6397星团的视差,每隔6个月测量2次。研究人员然后结合这些结果来获得精确的距离测量。 “因为我们正在看一堆星星,我们可以得到一个比单独观察个别Cepheid变星更好的测量结果,”团队成员Casertano说。

这些星团的微小摆动只有望远镜相机像素的1/100,精确到1/300像素。这相当于将月球上的汽车轮胎的尺寸精确到1英寸。

研究人员表示,如果将哈勃距离测量NGC 6397与即将从欧洲空间局的盖亚空间天文台获得的结果相结合,他们可以达到1%的精度,该天文台以前所未有的精度测量恒星的位置和距离。调查中第二批明星的数据发布时间为四月下旬。布朗说:“达到1%的精确度将永远铭记这种距离测量。

The团队的结果出现在2018年3月20日的“天体物理学杂志”上。

研究小组由T. Brown,S. Casertano和D. Soderblom(STScI)组成; J. Strader(MSU); A. Riess和J. Kalirai(STScI,JHU); D. VandenBerg(UVic);和萨利纳斯(双子座)。

出版物:T.M.Brown,等人,“高精度三角视差到古代金属贫乏的球状星团”,ApJL,2018年; doi:10.3847 / 2041-8213 / aab55a