M31 et M33 sont deux des galaxies spirales les plus proches, et peuvent constituer la base pour déterminer les distances vers des galaxies spirales plus éloignées et contraindre le taux d'expansion de l'Univers (la constante de Hubble). D'où la pertinence et l'importance de plusieurs nouvelles études qui ont utilisé des données dans le proche infrarouge pour établir des distances solides pour M31 (Andromeda) et M33 (Triangulum) (par exemple, Gieren et al.2013), et visaient à réduire les incertitudes existantes liées aux paramètres fondamentaux pour ces galaxies. En effet, les distances fiables pour M31 et M33 sont particulièrement importantes à la lumière de la nouvelle estimation constante de Hubble du satellite Planck, qui est compensée par rapport à certains autres résultats, et cette différence entrave les efforts pour déterminer la nature de l'énergie sombre (la force mystérieuse théorisée comme provoquant l'expansion accélérée de l'Univers).
Gieren et al. fait remarquer que «un certain nombre de nouvelles déterminations de distance jusqu'à M33… couvrent un intervalle étonnamment grand… ce qui est une source de grave préoccupation. En tant que deuxième galaxie spirale la plus proche, une détermination précise de la distance de [M33] est une étape cruciale dans le processus de construction de l'échelle de distance cosmique. " Concernant M31, Riess et al. 2012 a également fait remarquer que «M31, l'analogue le plus proche de la galaxie de la Voie lactée, a longtemps fourni des indices importants pour comprendre l'échelle de l'Univers.“
Les nouveaux Gieren et Riess et al. les distances sont basées sur des observations dans le proche infrarouge, qui sont pertinentes parce que le rayonnement de cette partie du spectre électromagnétique est moins sensible que les données optiques à l'absorption par la poussière située le long de notre ligne de visée (voir la figure ci-dessous). La prise en compte appropriée de l'impact de la poussière est un problème majeur dans le travail à l'échelle de la distance cosmique, car elle fait apparaître les cibles plus sombres. "différentes hypothèses concernant [l'obscurcissement de la poussière] sont une source principale des écarts entre les diverses déterminations de distance pour M33.»Ont noté Gieren et al., Et il en va de même pour la distance jusqu'à M31 (voir Riess et al.).
Les Gieren et Riess et al. les distances à M33 et M31, respectivement, ont été déduites des observations de Céphéides. Les céphéides sont une classe d'étoiles variables qui présentent des variations de luminosité périodiques (elles pulsent radialement). Les céphéides peuvent être utilisées comme indicateurs de distance car leur période de pulsation et leur luminosité moyenne sont corrélées. Cette relation a été découverte par Henrietta Leavitt au début des années 1900. Une relation pseudo période-luminosité dérivée pour les céphéides M31 est présentée ci-dessous.
Gieren et al. observé 26 céphéides dans M33 et établi une distance d'environ 2 740 000 années-lumière. L'équipe a ajouté que «En tant que première étude moderne sur les céphéides dans le proche infrarouge [du] M33 depuis… une trentaine d'années… nous considérons ce travail comme attendu depuis longtemps…»Les astronomes citent souvent les distances aux objets en années-lumière, ce qui définit le temps nécessaire à la lumière émise par la source pour atteindre l'observateur. Bien que la vitesse (finie) de la lumière soit de 300 000 000 m / s, les rayons doivent parcourir des distances «astronomiques». Regarder dans l'espace offre une occasion unique de remonter le temps.
Les distances jusqu'à M33 illustrées ci-dessous traduisent des points déterminants dans l’évolution des connaissances de l’humanité. La dispersion près des années 1920 découle en partie d'un débat sur la question de savoir si la Voie lactée et l'Univers sont synonymes. En d'autres termes, les galaxies existent-elles au-delà de la Voie lactée? Le sujet est immortalisé dans le grand débat célèbre (1920) mettant en vedette H. Shapley et H. Curtis (ce dernier plaidant pour une échelle extragalactique). Le décalage entre les données antérieures à 1930 et postérieures à 1980 résulte en partie d'une augmentation de près de deux fois de l'échelle de distance cosmique reconnue vers 1950 (voir également Feast 2000). La dispersion associée aux distances après 1980 est également évidente, ce qui ne fait que renforcer l'importance des nouvelles estimations de distance de haute précision.
Riess et al. obtenu des données pour quelque 70 céphéides et déterminé une distance pour M31 d'environ 2 450 000 années-lumière. Ce dernier est corroboré par une nouvelle étude de Contreras Ramos et al. 2013 (d ~ 2 540 000 ly), dont l'estimation de la distance s'appuyait sur des données d'étoiles dans un amas globulaire M31.
Des instruments et des télescopes de première classe sont nécessaires pour obtenir des mesures fiables des étoiles dans les galaxies à près de 3 000 000 millions d'années-lumière. Gieren et al. ont utilisé l'instrument Very Large Telescope (Yepun) de 8,2 m illustré ci-dessous, tandis que Riess et Contreras Ramos et al. analysé les observations du télescope spatial Hubble. Riess et al. acquis des images de M31 via la nouvelle caméra grand champ 3, qui a remplacé la caméra grand champ et la caméra planétaire 2 («La caméra qui a sauvé Hubble“) Lors de la fameuse mission de maintenance 2009.
Les nouveaux résultats marquent l’aboutissement d’un siècle d’efforts visant à garantir des distances précises pour la parenté spirale locale de notre Galaxie (M31 et M33). Cependant, le décalage entre le Planck et certaines déterminations basées sur Cepheid / SN de la constante de Hubble exige que la recherche se poursuive afin d'identifier les incertitudes associées aux méthodes.
Le Gieren et al. les résultats ont été acceptés pour publication dans le Astrophysical Journal (ApJ), et une préimpression est disponible sur arXiv. Riess et Contreras Ramos et al. des études sont également publiées dans ApJ. Le lecteur intéressé souhaitant des informations supplémentaires sur l'échelle de distance cosmique et les céphéides trouvera les ressources suivantes pertinentes: l'article de l'AAVSO sur Delta Cephei (l'homonyme de la classe des variables de Céphéide), Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012, Fernie 1969, NASA / IPAC Extragalactic Database, G. Johnson's Miss Leavitt's Stars: The Untold Story of the Woman Who Discovered How to Measure 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 After 228 Years of Study, J. Percy Understanding Variable Stars.
