Comunicato Stampa

Una misura dell'Universo più accurata che mai

Nuovi risultati definiscono con precisione la distanza della galassia della porta accanto

06 Marzo 2013

Dopo quasi un decennio di osservazioni meticolose, un'equipe internazionale di astronomi ha misurato la distanza della galassia nostra vicina di casa, la Grande Nube di Magellano, con maggior precisione rispetto al passato. Questa nuova misura migliora anche la nostra conoscenza del tasso di espansione dell'Universo - la costante di Hubble - ed è un passo fondamentale verso la nostra comprensione della natura della misteriosa energia oscura che sta facendo accelerare l'espansione. L'equipe ha usato i telescopi dell'ESO all'Osservatorio di La Silla in Cile e altri sparsi in tutto il mondo. Questi risultati verranno pubblicati nel numero del 7 marzo 2013 della rivista Nature.

Gli astronomi stabiliscono la scala dell'Universo misurando innanzitutto la distanza di oggetti vicini e poi usandoli come candele standard [1] per estendere le misure sempre più in là nel cosmo. Ma questa catena di misure non può essere più accurata del suo anello più debole. Finora il punto più sfuggente è stato trovare la distanza precisa della Grande Nube di Magellano (LMC), una delle galassie più vicine alla Via Lattea. Poichè le stelle di questa galassia vengono usate a fondamento della scala delle distanze di galassie più remote, questo punto è di cruciale importanza.

Ma ora osservazioni meticolose di una rara classe di stelle doppie hanno permesso a un'equipe di astronomi di dedurre un valore molto più preciso per la distanza di LMC: 163 000 anni luce.

"Sono veramente entusiasta, perchè gli astronomi hanno cercato misurare con precisione la distanza della Grande Nube di Magellano da un centinaio di anni, e il compito si è dimostrato veramente difficile", dice Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Cile) uno dei leader dell'equipe. "Ora abbiamo risolto questo problema avendo ottenuto un risultato palesemente accurato al 2%."

Il miglioramento della misura della distanza della Grande Nube di Magellano ci fornisce anche una migliore distanza per molte stelle variabili di tipo Cefeide [2]. Queste stelle brillanti che pulsano sono usate come candele standard per misurare le distanze delle più remote galassie e determinare il tasso di espansione dell'Universo - la costante di Hubble. A loro volta questo è la base della determinazione delle distanze delle galassie più lontane che si possano vedere con i telescopi attuali. E così una distanza più precisa della Grande Nube di Magellano riduce immediatamente l'imprecisione delle misure attuali di distanze cosmologiche.

Gli astronomi hanno derivato la distanza della Grande Nube di Magellano osservando coppie di stelle rare, note come binarie a eclisse [3]. Lungo l'orbita queste stelle passano regolarmente una davanti all'altra. Quando ciò accade, la luminosità totale, come vista dalla Terra, diminuisce, sia quando la prima stella passa davanti alla seconda sia, per una diversa quantità, quando passa dietro [4].

Seguendo molto accuratamente queste variazioni di luminosità e misurando la velocità orbitale delle stelle è possibile calcolare le dimensioni delle stelle, le loro masse e altri parametri delle orbite. Quando queste informazioni vengono combinate con misure precise della luminosità totale e dei colori delle stelle [5] si possono determinare distanze notevolemente accurate.

Questo metodo è già stato usato in passato, ma con stelle calde. In tal caso, devono essere fatte alcune ipotesi e le distanze derivate non sono così accurate come auspicabile. Ma ora, per la prima volta, sono state indentificate otto nuove binarie a eclisse molto rare, in cui entrambe le stelle sono giganti rosse, più fredde [6]. Queste stelle sono state studiate in dettaglio e hanno fornito misure accurate molto precise - intorno al 2%.

"L'ESO ha fornito la combinazione perfetta di telescopi e strumenti per le osservazioni necessarie per questo progetto: HARPS, per misure veramente accurate delle velocità radiali di stelle relativamente deboli e SOFI, per misure precise di come le stelle luminose appaiono nella banda infrarossa." aggiunge Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Cile e Warsaw University Observatory, Polonia), primo autore dell'articolo su Nature.

"Stiamo lavorando per migliorare ancor più il nostro metodo e speriamo di ridurre l'incertezza sulla distanza di LMC all'ordine dell'1% entro pochi anni. Questo ha conseguenze di vasta portata non solo per la cosmologia ma anche per molti altri campi dell'astrofisica." conclude Dariusz Graczyk, il secondo autore dell'articolo su Nature.

Note

[1] Le candele standard sono oggetti di luminosità nota. Osservando la luminosità apparente di uno di questi oggetti gli astronomi possono ricavarne la distanza - gli oggetti più distanti appaiono più deboli. Esempi di queste candele standard sono le variabili Cefeidi [2] e le supernove di Tipo I. La grande difficoltà è calibrare la scala delle distanze individuando campioni relativamente vicini degli oggetti per cui si può determinare la distanza con altri mezzi.

[2] Le variabli Cefeidi sono stelle brillanti e instabili che pulsano e variano in luminosità. C'e' una relazione precisa tra la velocità del cambiamento e la brillantezza della stella. Le Cefeidi che pulsano più velocemente sono più deboli di quelle che pulsano lentamente. Questa relazione periodo-luminosità permette di usarle come candele standard per misurare la distanza delle galassie vicine.

[3] Questo lavoro fa parte del progetto a lungo termine Araucaria, volto a migliorare la misura della distanza delle galassie vicine.

[4] Le variazioni esatte della luminosità dipendono dalla dimensione relativa delle stelle, dalla loro temperatura e dal loro colore e dai dettagli dell'orbita.

[5] I colori sono misurati confrontando la luminosità della stella a diverse bande di lunghezze d'onda del vicino infrarosso.

[6] Queste stelle sono state trovate cercando tra i 35 milioni di stelle della Grande Nube di Magellano studiate per il progetto OGLE.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato pubblicato nell'articolo “An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent”, di G. Pietrzyński et al., sul numero del 7 marzo 2013 della rivista Nature.

L'equipe è composta da G. Pietrzyński (Universidad de Concepción, Cile; Warsaw University Observatory, Polonia), D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de Concepción), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, Pasadena, USA), B., Pilecki (Universidad de Concepción; Warsaw University Observatory), A. Udalski (Warsaw University Observatory), I. Soszyński (Warsaw University Observatory), S. Kozłowski (Warsaw University Observatory), P. Konorski (Warsaw University Observatory), K. Suchomska (Warsaw University Observatory), G. Bono (Università di Roma Tor Vergata, Roma, Italia; INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), P. G. Prada Moroni (Università di Pisa, Italia; INFN, Pisa, Italia), S. Villanova (Universidad de Concepción), N. Nardetto (Laboratoire Fizeau, UNS/OCA/CNRS, Nizza, Francia),  F. Bresolin (Institute for Astronomy, Hawaii, USA), R. P. Kudritzki (Institute for Astronomy, Hawaii, USA), J. Storm (Leibniz Institute for Astrophysics, Potsdam, Germania), A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Warsaw, Polonia), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Cile; Vatican Observatory, Italia), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), M. Szymański (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), P. Pietrukowicz (Warsaw University Observatory), M. Górski (Warsaw University Observatory), P. Karczmarek (Warsaw University Observatory).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

Links

• Articolo scientifico su Nature
• Immagini di HARPS/3.6m
• Immagini dell'NTT
• Fotografie ottenute con SOFI

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1311.