Otras formas de medir el universo

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Los investigadores hay hallado nuevas maneras de determinar distancias cósmicas: Un trabajo reciente implica la utilización de variables Cefeidas de larga duración. Por otro lado, se determinó la distancia de una galaxia al medir el disco de material que orbita al agujero negro central de una galaxia.
luces

El primer método proviene de investigadores de la Universidad de Ohio, e implica la utilización de estrellas variables cefeidas de largo período, usualmente pasadas por alto por los astrónomos.
Las variables Cefeidas son estrellas que varían su brillo, que "pulsan", y han sido utilizadas como puntos de referencia para medir distancias en el universo cercano. Sin embargo, más allá de los 100 millones de años luz de la Tierra, su señal se pierde entre otras estrellas. Jonathan Bird, de Ohio, reveló que una rara clase de Cefeida, más brillantes y que pulsan más lentamente, pueden potencialmente ser usadas como parámetros de medición de distancias hasta tres veces más lejos que las demás Cefeidas.

Los astrónomos usualmente combinan los diferentes métodos existentes para realizar mediciones de distancia. Recientemente comentábamos aquí la entrega del Premio Gruber de Cosmología 2009 a los investigadores que determinaron la constante de Hubble, la tasa a la cual el universo se expande, y para lo cual, combinaron mediciones de Cefeidas y Supernovas Tipo Ia.

Krzystof Stanek, profesor en Ohio, aplicó una medición directa en 2006 usó la luz emergente de un sistema binario en la galaxia M33 para medir la distancia a esa galaxia por primera vez: se encuentra a 3 millones de años luz de la Tierra.

Esta nueva técnica usando las llamadas "Cefeidas de período ultra largo" (ULP Cefeids) es diferente. Es un método indirecto, pero este estudio inicial sugiere que el método podría funcionar para galaxias mucho más lejos que M33.

Como los investigadores no toman en cuenta este tipo de variables, hay pocas en los registros astronómicos. De la literatura existente, el equipo descubrió 18 ULP, localizadas en galaxias cercanas donde las distancias son bien conocidas. Encontraron que podían usar estas ULP para determinar distancias con 10/20 por ciento de error.

Los astrónomos usan las variables Cefeidas porque su brillo varía regularmente, pero que las ULP no se comportan de la misma forma, ya que son mucho más grandes y brillantes. Por ejemplo, las 18 ULP usadas en este estudio tienen masas de entre 12-20 masas solares.

¿Evolucionan de la misma forma estas Cefeidas ULP que las clásicas? Una Cefeida clásica se hará más caliente y más fría durante su tiempo de vida. En medio, las capas exteriores se hacen inestables, lo que causa el cambio de brillo. Se piensa que las ULP pasan este período de inestabilidad sólo una vez y que sólo van de ser calientes a ser frías.
Sin embargo, los autores del estudio descubrieron que la Cefeida ULP llamada HV829 en la Pequeña Nube de Magallanes hace lo contrario. Por años, la estrella pulsó cada 87,6 días y ahora lo hace cada 84,4 días. Otras dos mediciones halladas en la literatura científica confirman que el período se achicó, lo que implica que la estrella misma se está encogiendo y haciéndose más caliente.

Los astrónomos concluyen que estas Cefeidas podrían ayudar no sólo a medir el universo, sino también ayudar a los astrónomos a entender cómo evolucionan las estrellas masivas.

Desde el reporte de los resultados en Astrophysical Journal, los astrónomos de Ohio comenzaron a usar el LBT en Arizona y según Stanek encontraron algunas buenas candidatas en M81, pero esos resultados no han sido confirmados.

M81

Cosmología con megamáseres de vapor de agua
Mientras tanto, los radioastrónomos midieron la distancia a la galaxia UGC 3789. James Braatz de NRAO y colegas usaron el VLBA y el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank junto con el telescopio Effeslberg en Alemania. Se estableció que la galaxia se encuentra a 160 millones de años luz de la Tierra. Para hacerlo, midieron el tamaño del disco de material que orbita al agujero negro central de la galaxia. Las moléculas de agua en el disco actúan como másers para amplificar, o fortalecer, las ondas de radio de la misma forma en que los láseres amplifican las ondas de luz.

UGC 3789

La observación es un elemento clave de un esfuerzo por medir la tasa de expansión del universo (la constante de Hubble) con gran precisión y así estrechar las posibles explicaciones sobre la energía oscura, fuerza que se piensa está causando que la tasa de expansión del universo se incremente. El proyecto se llama The Megamaser Cosmology Project.

El trabajo es mejor que uno anterior con el VLBA realizado en 1999 en el cual se midió la distancia a la galaxia NGC 4258, a 23 millones de años luz. Esta nueva medición de UGC 3789 es mejor ya que la velocidad a la cual NGC 4258 se está alejando de la Vía Láctea puede ser influenciada por efectos locales. "UGC 3789 está suficientemente lejos para que la velocidad a la cual se está alejando de la Vía Láctea sea más indicativa de la expansión del universo", explicó Elizabeth Humphreys de CfA.

El miembro del equipo Cheng-Yu Kuo, de la Universidad de Virginia, presentó además una imagen del disco en NGC 6323, una galaxia aún más distante que UGC 3789.
El trabajo fue presentado en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Pasadena.

Fuentes y links relacionados

To 300 million light years, and beyond -- a new way to measure cosmic distances

Using Ultra Long Period Cepheids to Extend the Cosmic Distance Ladder to 100 Mpc and Beyond
Jonathan C. Bird, K. Z. Stanek, y José L. Prieto
ApJ 695 No 2 (20 Abril 2009) 874-882
DOI: 10.1088/0004-637X/695/2/874

Radio Telescopes Extend Astronomy's Best "Yardstick," Provide Vital Tool for Unraveling Dark Energy Mystery

The Megamaser Cosmology Project (MCP)

The Megamaser Cosmology Project. I. Very Long Baseline Interferometric Observations of UGC 3789
Reid, M. J.; Braatz, J. A.; Condon, J. J.; Greenhill, L. J.; Henkel, C.; Lo, K. Y.
ApJ 695 287-291
DOI:10.1088/0004-637X/695/1/287