M31 en M33 zijn twee van de dichtstbijzijnde spiraalstelsels en kunnen de basis vormen voor het bepalen van afstanden tot verder afgelegen spiraalstelsels en het beperken van de expansiesnelheid van het heelal (de Hubble-constante). Vandaar de relevantie en het belang van verschillende nieuwe studies die gebruik maakten van nabij-infraroodgegevens om vaste afstanden vast te stellen voor M31 (Andromeda) en M33 (Triangulum) (bijv. Gieren et al. 2013), en gericht op het verminderen van bestaande onzekerheden die verband houden met de fundamentele parameters voor die sterrenstelsels. Inderdaad, betrouwbare afstanden voor M31 en M33 zijn bijzonder belangrijk in het licht van de nieuwe constante schatting van Hubble van de Planck-satelliet, die wordt gecompenseerd ten opzichte van bepaalde andere resultaten, en dat verschil belemmert pogingen om de aard van donkere energie vast te stellen (de mysterieuze kracht theoretiseerde als oorzaak van de versnelde uitdijing van het heelal).
Gieren et al. merkte op dat "een aantal nieuwe afstandsbepalingen tot M33 ... overspannen een verrassend groot interval ... dat is een reden tot grote zorg. Als het op één na dichtstbijzijnde spiraalstelsel is een nauwkeurige bepaling van de afstand van [M33] een cruciale stap in het proces van het opbouwen van de kosmische afstandsladder. " Wat betreft M31, Riess et al. 2012 merkte ook op dat “M31, de dichtstbijzijnde analoog van de Melkweg, heeft lange tijd belangrijke aanwijzingen gegeven om de schaal van het heelal te begrijpen.“
De nieuwe Gieren en Riess et al. afstanden zijn gebaseerd op nabij-infrarode waarnemingen, die relevant zijn omdat straling van dat deel van het elektromagnetische spectrum minder gevoelig is dan optische gegevens voor absorptie door stof langs onze zichtlijn (zie onderstaande figuur). Een goede verklaring voor de impact van stof is een belangrijk probleem bij het werken op kosmische afstandsschaal, omdat het ervoor zorgt dat doelen zwakker lijken. 'verschillende aannames over [stofverduistering] zijn een belangrijke bron voor de verschillen tussen de verschillende afstandsbepalingen voor M33.”Merkten Gieren et al. Op, en hetzelfde geldt voor de afstand tot M31 (zie Riess et al.).
De Gieren en Riess et al. afstanden tot respectievelijk M33 en M31 werden afgeleid uit waarnemingen van Cepheids. Cepheids is een klasse van variabele sterren die periodieke helderheidsvariaties vertonen (ze pulseren radiaal). Cepheids kan worden gebruikt als afstandsindicatoren omdat hun pulsatieperiode en gemiddelde helderheid gecorreleerd zijn. Die relatie werd begin 1900 ontdekt door Henrietta Leavitt. Een pseudo-periode-helderheid relatie afgeleid voor M31 Cepheids wordt hieronder weergegeven.
Gieren et al. observeerde 26 Cepheids in M33 en vestigde een afstand van ~ 2.740.000 lichtjaren. Het team voegde eraan toe dat "Als de eerste moderne bijna-infrarood Cepheid-studie [van] M33 sinds ... zo'n 30 jaar ... beschouwen we dit werk als al lang geleden ...”Astronomen noemen vaak afstanden tot objecten in lichtjaren, wat de tijd definieert die nodig is om licht dat door de bron wordt uitgezonden om de waarnemer te bereiken. Ondanks dat de (eindige) lichtsnelheid 300.000.000 m / s is, moeten de stralen “astronomische” afstanden afleggen. In de ruimte kijken biedt de unieke kans om terug in de tijd te kijken.
De afstanden tot de M33 die hieronder worden weergegeven, geven baanbrekende punten weer in de evolutie van de kennis van de mensheid. De spreiding rond de jaren twintig komt deels voort uit een debat over de vraag of de Melkweg en het heelal synoniem zijn. Met andere woorden, bestaan er sterrenstelsels buiten de Melkweg? Het onderwerp is vereeuwigd in het beroemde grote debat (1920) met H. Shapley en H. Curtis (de laatste pleitte voor een extragalactische schaal). De verschuiving tussen de gegevens van voor 1930 en na 1980 is gedeeltelijk het gevolg van een bijna tweevoudige toename van de kosmische afstandsschaal die omstreeks 1950 werd herkend (zie ook Feest 2000). Ook duidelijk is de spreiding in verband met de afstanden na 1980, die het belang van de nieuwe zeer nauwkeurige afstandsschattingen alleen maar versterkt.
Riess et al. verzamelde gegevens voor ongeveer 70 Cepheids en bepaalde een afstand voor M31 van ~ 2.450.000 lichtjaren. Dit laatste wordt bevestigd door een nieuwe studie van Contreras Ramos et al. 2013 (d ~ 2.540.000 ly), waarvan de afstandsschatting gebaseerd was op gegevens voor sterren in een M31 bolhoop.
Er zijn eersteklas instrumenten en telescopen nodig om betrouwbare metingen te doen van sterren in sterrenstelsels op bijna 3.000.000 miljoen lichtjaar afstand. Gieren et al. gebruik gemaakt van het 8,2 m lange Very Large Telescope (Yepun) -instrument dat hieronder wordt getoond, terwijl Riess en Contreras Ramos et al. geanalyseerde waarnemingen van de Hubble-ruimtetelescoop. Riess et al. verworven beelden van M31 via de nieuwe Wide-field Camera 3, die de Wide-field en Planetary Camera 2 verving ("De camera die Hubble redde“) Tijdens de beroemde onderhoudsmissie van 2009.
De nieuwe resultaten markeren het hoogtepunt van een eeuw aan inspanningen die gericht zijn op het veiligstellen van precieze afstanden voor de lokale spiraalvormige verwanten van onze Melkweg (M31 en M33). De verschuiving tussen de Planck en bepaalde op Cepheid / SN gebaseerde bepalingen van de Hubble-constante vereist echter dat onderzoek wordt voortgezet om de onzekerheden in verband met de methoden te identificeren.
De Gieren et al. bevindingen zijn geaccepteerd voor publicatie in het Astrophysical Journal (ApJ) en er is een voordruk beschikbaar op arXiv. Zowel de Riess als Contreras Ramos et al. studies worden eveneens gepubliceerd in ApJ. De geïnteresseerde lezer die aanvullende informatie wenst over de kosmische afstandsschaal en Cepheids, zal de volgende bronnen relevant vinden: het AAVSO-artikel over Delta Cephei (de naamgenoot voor de klasse van Cepheid-variabelen), Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012, Fernie 1969, de NASA / IPAC Extragalactic Database, G. Johnson's Miss Leavitt's Stars: The Untold Story of the Woman Who Discovered How to meet the Universe, D. Fernie's Setting Sail for the Universe: Astronomers and their Discoveries, Nick Allen's The Cepheid Distance Scale : A History, D. Turner's Classical Cepheids Na 228 jaar studie, J. Percy's Understanding Variable Stars.
