Ανακάλυψη μετράει τα «καρδιοχτύπια» των άστρων απομακρυσμένων γαλαξιών

Με πολλούς τρόπους τα άστρα μοιάζουν με ζωντανές οντότητες. Γεννιούνται, ζουν, πεθαίνουν και ακόμη έχουν … καρδιακό παλμό. Χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική, αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει χιλιάδες αστρικούς «παλμούς» στον γαλαξία Messier 87 (M87). Οι μετρήσεις τους προσφέρουν ένα νέο τρόπο καθορισμού της ηλικίας ενός γαλαξία.

Τείνουμε να σκεφτόμαστε τα αστέρια σταθερά και αμετάβλητα. Ωστόσο, στο τέλος της ζωής τους άστρα, όπως η ήλιος, υφίστανται σημαντικές μεταβολές. Γίνονται πολύ φωτεινά και διογκώνονται σε τεράστιο μέγεθος, καταπίνοντας κάθε πλανήτη που βρίσκεται μέσα σε αποστάσεις ίσες με την απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Κοντά στο τέλος της ζωής τους αρχίζουν να πάλλονται, αυξάνοντας και μειώνοντας τη φωτεινότητά τους κατά μεγάλες τιμές με περίοδο μερικών εκατοντάδων ημερών. Στο δικό μας Γαλαξία είναι γνωστό ότι πολλά άστρα είναι σε αυτό το στάδιο της ζωής.

Κανείς δεν είχε εξετάσει τις επιδράσεις αυτών των άστρων στο φως που προέρχεται από πιο μακρινούς γαλαξίες. Στους μακρινούς γαλαξίες, το φως του κάθε παλλόμενου άστρου αναμιγνύεται με το φως πολλών περισσότερων άστρων των οποίων η φωτεινότητα δεν μεταβάλλεται.

«Συνειδητοποιήσαμε ότι αυτά τα άστρα είναι τόσο φωτεινά και οι παλμοί τους τόσο ισχυροί, ώστε είναι δύσκολο να κρυφτούν», είπε ο Charlie Conroy, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Harvard και αστρονόμος στο Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA), ο οποίος ηγείται της έρευνας. «Αποφασίσαμε να δούμε αν οι παλμοί από αυτά τα άστρα θα μπορούσαν να ανιχνευθούν, ακόμη και αν δεν θα μπορούσαμε να διαχωρίσουμε το φως τους από τη θάλασσα των αμετάβλητων άστρων που είναι γείτονές τους».

Οι αστρονόμοι μελέτησαν τον ελλειπτικό γαλαξία M87, που βρίσκεται σε απόσταση 53 εκατομμυρίων ετών φωτός μακριά από τη Γη στον αστερισμό της Παρθένου. Εξέτασαν μια μοναδική σειρά εικόνων που ελήφθησαν με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, κατά τη διάρκεια τριών μηνών το 2006. Γρήγορα βρήκαν αυτό το οποίο έψαχναν.

«Αναπάντεχα, ένα στα τέσσερα pixel στην εικόνα άλλαζε με το χρόνο», δήλωσε ο Pieter van Dokkum, καθηγητής και πρόεδρος του Τμήματος Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Yale. «Έχουμε την τάση να θεωρούμε τους γαλαξίες ως σταθερούς φάρους στον ουρανό, αλλά στην πραγματικότητα «τρεμοπαίζουν» εξαιτίας όλων των γιγάντιων, παλλόμενων άστρων (που υπάρχουν) σε αυτά».

Η ανάλυση των δεδομένων του Hubble έδειξε ότι ο μέσος όρος pixel κυμαίνεται σε ένα χρονικό διάστημα 270 ημερών περίπου. Τα κανονικά ανεβοκατεβάσματα στις αλλαγές στη φωτεινότητα φέρνουν στο νου το χτυποκάρδι. «Είναι σαν να παίρνουμε το σφυγμό του γαλαξία», είπε ο Conroy.

Η ανακάλυψή τους προσφέρει ένα νέο τρόπο για τη μέτρηση της ηλικίας ενός γαλαξία, επειδή η ένταση και η ταχύτητα του παλμού ενός γαλαξία ποικίλλει ανάλογα με την ηλικία του. Η ομάδα διαπιστώνει ότι ο M87 είναι περίπου 10 δισεκατομμυρίων ετών, ένας αριθμός που συμφωνεί με προηγούμενες εκτιμήσεις που χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνικές.

Η ανακάλυψη των αστρικών παλμών δεν πρέπει να συγκεκριμενοποιείται στον M87. Κάθε γαλαξίας στο σύμπαν πιθανώς δείχνει παρόμοια διακριτά μοτίβα. Το επόμενο βήμα είναι να πάρουν τον σφυγμό των άλλων γαλαξιών. «Τα μοντέλα μας δείχνουν ότι οι σφυγμοί θα είναι ισχυρότεροι στους νεότερους γαλαξίες και αυτό είναι κάτι που θα θέλαμε να δοκιμάσουμε», είπε η Jieun Choi, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Χάρβαρντ και μια από τους συγγραφείς της μελέτης.

Οι γαλαξίες θα κρατήσουν το ρυθμό για «λίγο» ακόμη. «Η καρδιακή ανακοπή δεν αναμένεται μέχρι ένα τρισεκατομμύριο χρόνια από τώρα, διάρκεια που είναι εκατό φορές μεγαλύτερη από την ηλικία του σύμπαντος», είπε ο Van Dokkum.

Πηγή: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Περισσότερα στη μελέτη: Ubiquitous time variability of integrated stellar populations, Nature (2015)