Campos observados en NGC 300. Crédito de la imagen: ESO Haga clic para ampliar
Las estrellas pulsantes cefeidas se han utilizado como indicadores de distancia desde el descubrimiento temprano de Henrietta Leavitt hace casi cien años. A partir de sus datos fotográficos con respecto a una de las galaxias vecinas de la Vía Láctea, la Pequeña Nube de Magallanes, descubrió que el brillo de estas estrellas se correlaciona estrechamente con sus períodos de pulsación.
Esta relación período-luminosidad, una vez calibrada, permite una determinación precisa de la distancia de una galaxia una vez que se han descubierto cefeidas en ella, y se han medido sus períodos y magnitudes medias.
Si bien el método Cepheid no llega lo suficientemente lejos en el Universo para determinar directamente los parámetros cosmológicos como la constante de Hubble, las distancias Cepheid a galaxias resueltas relativamente cercanas han sentado las bases para tal trabajo en el pasado, como en el Proyecto Clave del Telescopio Espacial Hubble en la escala de distancia extragaláctica. Las cefeidas constituyen uno de los primeros pasos en la escala de distancia cósmica.
El principal problema actual con el método Cepheid es que su dependencia de la metalicidad de una galaxia, es decir, su contenido en elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, nunca se ha medido con precisión hasta ahora. Otra dificultad intrigante con el método es el hecho de que la absorción total de la luz de la Cefeida en su camino hacia la Tierra, y en particular la cantidad de absorción dentro de la galaxia anfitriona de la Cefeida, debe establecerse con precisión para evitar errores significativos en la determinación de la distancia.
Para abordar este problema, Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile) y su equipo diseñaron un Programa Grande en ESO: el Proyecto Araucaria. Su objetivo es obtener distancias a galaxias relativamente cercanas con una precisión superior al 5 por ciento.
Una de las galaxias clave del Proyecto Araucaria del equipo es la hermosa galaxia NGC 300, cara a cara, en el Grupo Sculptor. En una encuesta de imágenes de campo amplio realizada en el telescopio ESO / MPG de 2.2 m en La Silla en 1999-2000, el equipo descubrió más de cien variables Cefeidas que abarcan un amplio rango en el período de pulsación. Las imágenes de la galaxia y algunas de sus cefeidas de estos datos se publicaron en ESO Press Photos 18a-h en 2002. El año pasado, el equipo presentó la distancia de NGC 300 derivada de estas imágenes ópticas en las bandas V e I.
El equipo complementó este conjunto de datos único con nuevos datos tomados con la cámara y el espectrómetro de infrarrojo cercano ISAAC en el telescopio VLT Antu de 8,2 m de ESO.
"Hay tres ventajas sustanciales en el trabajo a distancia de Cepheid cuando se utilizan imágenes obtenidas a través de bandas de infrarrojo cercano en lugar de datos ópticos", dice Wolfgang Gieren. La ganancia más importante es el hecho de que la absorción de la luz estelar en el infrarrojo cercano, y particularmente en la banda K, se reduce drásticamente en comparación con el efecto que tiene la materia interestelar en las longitudes de onda visibles. Una segunda ventaja es que las curvas de luz Cepheid en el infrarrojo tienen amplitudes más pequeñas y son mucho más simétricas que sus contrapartes ópticas, lo que hace posible medir el brillo medio de la banda K de Cepheid desde muy pocos, y en principio a partir de una sola observación en fase de pulsación conocida. En contraste, el trabajo óptico requiere la observación de curvas de luz completas para determinar magnitudes medias precisas. La tercera ventaja básica en el infrarrojo es una sensibilidad reducida de la relación período-luminosidad con la metalicidad, y con la mezcla con otras estrellas en los campos abarrotados de una galaxia distante.
Teniendo esto en cuenta, uno de los principales propósitos del Gran Programa del equipo ha sido realizar observaciones de seguimiento infrarrojo cercano de las Cefeidas en las galaxias objetivo de su proyecto que se han descubierto previamente en estudios ópticos de campo amplio.
Se tomaron imágenes profundas en las bandas J y K de tres campos en NGC 300 que contenían 16 cefeidas con VLT / ISAAC en 2003.
"La alta calidad de los datos permitió una medición muy precisa de las magnitudes medias J y K de las Cefeidas a partir de solo 2 observaciones de cada estrella obtenidas en diferentes momentos", dice Grzegorz Pietrzynski, otro miembro del equipo, también de Concepción. .
Usando estos datos notables se construyeron las relaciones período-luminosidad. "Son las relaciones PL infrarrojas más precisas jamás obtenidas para una muestra de Cefeida en una galaxia más allá de las Nubes de Magallanes", enfatiza Wolfgang Gieren.
La absorción total de luz ("enrojecimiento") de las Cefeidas en NGC 300 se obtuvo combinando los valores para la distancia de la galaxia obtenida en las diversas bandas ópticas y de infrarrojo cercano en las que se observó NGC 300. Esto condujo al descubrimiento de que hay una contribución muy significativa al enrojecimiento total de la absorción intrínseca a NGC 300. Esta absorción intrínseca tiene un efecto importante en la determinación de la distancia, pero no se había tenido en cuenta previamente.
El equipo pudo medir la distancia a NGC 300 con una incertidumbre total sin precedentes de solo alrededor del 3 por ciento. Los astrónomos descubrieron que NGC 300 se encuentra a 6,13 millones de años luz de distancia.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
