Menggunakan jenis langka bintang variabel Cepheid raksasa sebagai milemarker kosmik, para astronom telah menemukan cara untuk mengukur jarak ke objek tiga kali lebih jauh di ruang angkasa daripada sebelumnya. Tetapi para astronom telah menemukan cara untuk menggunakan variabel Cepheid “periode ultra panjang” sebagai suar untuk mengukur jarak hingga 300 juta tahun cahaya dan seterusnya.
Cepheids klasik cerah, tetapi lebih dari 100 juta tahun cahaya dari Bumi, sinyal mereka hilang di antara bintang-bintang terang lainnya, kata Jonathan Bird, mahasiswa doktoral astronomi di Negara Bagian Ohio, yang membahas temuannya di konferensi American Astronomical Society, Senin.
Tapi ULP adalah kelas Cepheid yang langka dan ekstra terang, yang nadi sangat lambat.
Para astronom juga telah lama berpikir bahwa cepheid ULP tidak berevolusi dengan cara yang sama seperti cepheid lainnya. Namun dalam penelitian ini, para astronom menemukan bukti pertama cepheid ULP yang berevolusi dengan cara yang sama seperti Cepheid klasik.
Ada beberapa metode untuk menghitung jarak ke bintang, dan para astronom sering harus menggabungkan metode untuk mengukur jarak secara tidak langsung. Analogi yang biasa adalah tangga, dengan setiap metode baru lebih tinggi dari yang lain. Pada setiap anak tangga baru dari jarak jarak kosmik, kesalahan bertambah, mengurangi ketepatan pengukuran keseluruhan. Jadi metode apa pun yang dapat melewati anak tangga adalah alat yang berharga untuk menjelajahi alam semesta.
Krzysztof Stanek, profesor astronomi di Ohio State, menerapkan teknik pengukuran langsung pada tahun 2006, ketika ia menggunakan cahaya yang muncul dari sistem bintang biner di galaksi M33 untuk mengukur jarak ke galaksi itu untuk pertama kalinya. M33 berjarak 3 juta tahun cahaya dari Bumi.
Teknik baru ini menggunakan cepheids ULP berbeda. Ini adalah metode tidak langsung, tetapi studi awal ini menunjukkan bahwa metode ini akan bekerja untuk galaksi yang jauh lebih jauh dari M33.
“Kami menemukan cepheids periode sangat panjang sebagai indikator jarak yang berpotensi kuat. Kami percaya mereka dapat memberikan pengukuran jarak bintang langsung pertama ke galaksi di kisaran 50-100 megaparsec (150 juta - 326 juta tahun cahaya) dan jauh melebihi itu, ”kata Stanek.
Karena para peneliti umumnya tidak mencatat cepheid periode sangat panjang, ada beberapa dari mereka dalam catatan astronomi. Untuk penelitian ini, mahasiswa doktoral Stanek, Bird dan Ohio State Jose Prieto menemukan 18 cepheid ULP dari literatur.
Masing-masing terletak di galaksi terdekat, seperti Awan Magellan Kecil. Jarak ke galaksi-galaksi terdekat ini sudah diketahui, sehingga para astronom menggunakan pengetahuan itu untuk mengkalibrasi jarak ke cepheid ULP.
Mereka menemukan bahwa mereka dapat menggunakan cepheid ULP untuk menentukan jarak dengan kesalahan 10-20 persen - tingkat khas metode lain yang membentuk tangga jarak kosmik.
"Kami berharap dapat mengurangi kesalahan itu karena lebih banyak orang memperhatikan cepheid ULP dalam survei bintang mereka," kata Bird. "Apa yang kami tunjukkan sejauh ini adalah bahwa metode ini bekerja secara prinsip, dan hasilnya menggembirakan."
Bird menjelaskan mengapa para astronom mengabaikan cepheid ULP di masa lalu.
Cepheid periode pendek, yang mencerahkan dan redup setiap beberapa hari, membuat penanda jarak yang baik di luar angkasa karena periode mereka berhubungan langsung dengan kecerahannya - dan para astronom dapat menggunakan informasi kecerahan itu untuk menghitung jarak. Polaris, Bintang Utara, adalah cepheid yang terkenal dan klasik.
Tetapi para astronom selalu berpikir bahwa cepheid ULP, yang mencerahkan dan redup selama beberapa bulan atau lebih, tidak mematuhi hubungan ini. Mereka lebih besar dan lebih terang dari cepheid khas. Bahkan, mereka lebih besar dan lebih terang daripada kebanyakan bintang; dalam penelitian ini, misalnya, 18 cepheid ULP memiliki ukuran berkisar 12-20 kali massa matahari kita.
Kecerahan membuat mereka menjadi penanda jarak yang baik, kata Stanek. Cepheids yang khas lebih sulit ditemukan di galaksi yang jauh, karena cahayanya menyatu dengan bintang-bintang lain. Cepheid ULP cukup terang untuk menonjol.
Para astronom juga telah lama menduga bahwa cepheid ULP tidak berevolusi dengan cara yang sama seperti cepheid lainnya. Namun dalam penelitian ini, tim Negara Bagian Ohio menemukan bukti pertama cepheid ULP yang berevolusi seperti cepheid yang lebih klasik.
Cepheid klasik akan tumbuh lebih panas dan dingin beberapa kali selama masa pakainya. Di antaranya, lapisan luar bintang menjadi tidak stabil, yang menyebabkan perubahan kecerahan. Cepheid ULP diperkirakan melewati periode ketidakstabilan ini hanya sekali, dan hanya bergerak satu arah - dari yang lebih panas ke yang lebih dingin.
Tetapi ketika para astronom mengumpulkan data dari berbagai bagian literatur untuk penelitian ini, mereka menemukan bahwa salah satu cepheid ULP - bintang di Awan Magellan Kecil yang dijuluki HV829 - jelas bergerak ke arah yang berlawanan.
Empat puluh tahun yang lalu, HV829 berdenyut setiap 87,6 hari. Sekarang pulsa setiap 84,4 hari. Dua pengukuran lain yang ditemukan dalam literatur mengkonfirmasi bahwa periode telah menyusut dengan mantap dalam beberapa dekade di antaranya, yang menunjukkan bahwa bintang itu sendiri menyusut, dan semakin panas.
Para astronom menyimpulkan bahwa cepheid ULP dapat membantu para astronom tidak hanya mengukur alam semesta, tetapi juga belajar lebih banyak tentang bagaimana bintang yang sangat masif berevolusi.
Beberapa hasil ini dilaporkan dalam Astrophysical Journal pada April 2009. Sejak makalah itu ditulis, para astronom Negara Bagian Ohio telah mulai menggunakan Teleskop Binokular Besar di Tucson, Arizona untuk mencari lebih banyak cepheid ULP. Stanek mengatakan bahwa mereka telah menemukan beberapa kandidat yang baik di galaksi M81, tetapi hasil itu belum dapat dikonfirmasi.
Sumber: AAS, The Ohio State University
