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Text File  |  1996-01-12  |  10KB  |  188 lines

  1. CONTACT:  Ray Villard, STScI       EMBARGOED UNTIL: 2:00 P.M. EDT 
  2.           (410) 338-4514           Wednesday, October 26, 1994
  3.           
  4.           Dr. Wendy L.  Freedman   PRESS RELEASE NO.: STScI-PR94-49
  5.           Carnegie Observatories
  6.           (818) 304-0204
  7.  
  8.  
  9.             HUBBLE SPACE TELESCOPE MEASURES PRECISE DISTANCE 
  10.                       TO THE MOST REMOTE GALAXY YET
  11.  
  12. An international team of astronomers using NASA's Hubble Space
  13. Telescope announced  today the most accurate measurement yet of the
  14. distance of the remote galaxy M100, located in the Virgo cluster of
  15. galaxies.
  16.  
  17. This measurement will help provide a precise calculation of the
  18. expansion rate of the universe, called the Hubble Constant, which is
  19. crucial to determining the age and size of the universe.
  20.  
  21. "Although this is only the first step in a major systematic program to
  22. measure accurately the scale, size, and age of the universe," noted
  23. Dr.  Wendy L. Freedman, of the Observatories of the Carnegie
  24. Institution of Washington, "a firm distance to the Virgo cluster is a
  25. critical milestone for the extragalactic distance scale, and it has
  26. major implications for the Hubble Constant."
  27.  
  28. HST's detection of Cepheid variable stars in the spiral galaxy M100, a
  29. member of the Virgo cluster, establishes the distance to the cluster as
  30. 56 million light-years (with an uncertainty of +/- 6 million
  31. light-years).  M100 is now the most distant galaxy in which Cepheid
  32. variables have been measured accurately.
  33.  
  34. The precise measurement of this distance allows astronomers to
  35. calculate that the universe is expanding at the rate of 80 km/sec per
  36. megaparsec (+/- 17 km/sec).  For example, a galaxy  one million
  37. light-years away will appear to be moving away from us at approximately
  38. 60,000 miles per hour.  If it is twice that distance, it will be seen
  39. to be moving at twice the speed, and so on.  This rate of expansion is
  40. the Hubble Constant.
  41.  
  42. These results are being published in the October 27 issue of the
  43. journal Nature.  The team of astronomers is jointly led by Freedman,
  44. Dr. Robert Kennicutt (Steward Observatory, University of Arizona), and
  45. Dr. Jeremy Mould (Mount Stromlo and Siding Spring Observatories,
  46. Australian National University).
  47.  
  48. Dr. Mould noted,  "Those who pioneered the development of  the Hubble
  49. Space Telescope in  the 1960s and 1970s recognized its unique potential
  50. for finding the value of the Hubble Constant.  Their foresight has been
  51. rewarded by the marvelous data that we have obtained for M100."
  52.  
  53. Using Hubble's Wide-Field and Planetary Camera (WFPC2), the team of
  54. astronomers repeatedly imaged a field where much star formation
  55. recently had taken place, and was, therefore, expected to be rich in
  56. Cepheids  -- a class of pulsating stars used for determining
  57. distances.  Twelve one-hour exposures, strategically placed in a
  58. two-month observing  window, resulted in the discovery of 20 Cepheids.
  59. About 40,000 stars were measured in the search for these rare, but
  60. bright, variables.  Once the periods and intrinsic brightness of these
  61. stars were established from the careful measurement of their pulsation
  62. rates, the researchers calculated a distance of 56 million light-years
  63. to the galaxy.  (The team allowed for the dimming effects of distance
  64. as well as that due to dust and gas between Earth and M100.)
  65.  
  66. Many complementary projects are currently being carried out from the
  67. ground with the goal of providing values for the Hubble Constant.
  68. However, they are subject to many uncertainties which HST was designed
  69. and built to circumvent.  For example, a team of astronomers using the
  70. Canada-France-Hawaii telescope at Mauna Kea recently have arrived at a
  71. distance to another galaxy in Virgo that is similar to that found for
  72. M100 using HST -- but their result  is tentative because it is based on
  73. only three Cepheids in crowded star fields.
  74.  
  75. "Only Space Telescope can make these types of observations routinely,"
  76. Freedman explained.   "Typically, Cepheids are too faint and the
  77. resolution too poor, as seen from ground-based telescopes, to detect
  78. Cepheids clearly in a crowded region of a distant galaxy."
  79.  
  80. Although M100 is now the most distant galaxy in which Cepheid variables
  81. have been discovered, the Hubble team emphasized that the HST project
  82. must link into even more distant galaxies before a definitive number
  83. can be agreed on for the age and size of the universe.  This is because
  84. the galaxies around the Virgo Cluster are perturbed by the large mass
  85. concentration of galaxies near the cluster.  This influences their rate
  86. of expansion.
  87.  
  88.  
  89. REFINING THE HUBBLE CONSTANT
  90.  
  91. These first HST results are a critical step in converging on the true
  92. value of the Hubble Constant, first developed by the American
  93. astronomer Edwin Hubble in 1929.  Hubble found that the farther a
  94. galaxy is, the faster it is receding away from us.  This "uniform
  95. expansion" effect is strong evidence the universe began in an event
  96. called the "Big Bang" and that it has been expanding ever since.
  97.  
  98. To calculate accurately the Hubble Constant, astronomers must have two
  99. key numbers: the recession velocities of galaxies and their distances
  100. as estimated by one or more cosmic "mileposts," such as Cepheids.  The
  101. age of the universe can be estimated from the value of the Hubble
  102. Constant, but it is only as reliable as the accuracy of the distance
  103. measurements.
  104.  
  105. The Hubble constant is only one of several key numbers needed to
  106. estimate the universe's age.  For example, the age also depends on the
  107. average density of matter in the universe, though to a lesser extent.
  108.  
  109. A simple interpretation of the large value of the Hubble Constant, as
  110. calculated from HST observations, implies an age of about 12 billion
  111. years for a low-density universe, and 8 billion years for a
  112. high-density universe.  However, either value highlights a
  113. long-standing dilemma.  These age estimates for the universe are
  114. shorter than the estimated ages of some of the oldest stars found in
  115. the Milky Way and in globular star clusters orbiting our Milky Way.
  116. Furthermore, small age values pose problems for current theories about
  117. the formation and development of the observed large-scale structure of
  118. the universe.
  119.  
  120.  
  121. COSMIC MILEPOSTS
  122.  
  123. Cepheid variable stars rhythmically change in brightness over intervals
  124. of days (the prototype is the fourth brightest star in the circumpolar
  125. constellation Cepheus).  For more than half a   century, from the early
  126. work of the renowned astronomers Edwin Hubble, Henrietta Leavitt, Allan
  127. Sandage, and Walter Baade, it has been known that there is a direct
  128. link between a Cepheid's pulsation rate and its intrinsic brightness.
  129. Once a star's true brightness is known, its distance is a relatively
  130. straightforward calculation because the apparent intensity of light
  131. drops off at a geometrically predictable rate with distance.  Although
  132. Cepheids are rare, once found, they provide a very reliable "standard
  133. candle" for estimating intergalactic distances, according to
  134. astronomers.
  135.  
  136. Besides being an ideal hunting ground for the Cepheids, M100 also
  137. contains other distance indicators that can in turn be calibrated with
  138. the Cepheid result.  This majestic, face-on, spiral galaxy has been
  139. host to several supernovae, which are also excellent distance
  140. indicators.  Individual supernovae (called Type II, massive exploding
  141. stars) can be seen to great distances, and, so, can be used to extend
  142. the cosmic distance scale well beyond Virgo.
  143.  
  144. As a crosscheck on the HST results, the distance to M100 has been
  145. estimated using the Tully-Fisher relation (a means of estimating
  146. distances to spiral galaxies using the maximum rate of rotation to
  147. predict the intrinsic brightness) and this independent measurement also
  148. agrees with both the Cepheid and supernova "yardsticks."
  149.  
  150. HST Key Projects are scientific programs that have been widely
  151. recognized as being of the highest priority for the Hubble Space
  152. Telescope and have been designated to receive a substantial amount of
  153. observing time on the telescope.  The Extragalactic Distance Scale Key
  154. Project involves discovering Cepheids in a variety of important
  155. calibrating galaxies to determine their individual distances.  These
  156. distances then will be used to establish an accurate value of the
  157. Hubble Constant.
  158.  
  159.   ---------------------------------------------------------------------- 
  160.  
  161. The Key Project Team on the  Extragalactic Distance Scale consists of
  162. Sandra Faber, Garth Illingworth & Dan Kelson (Univ. of California,
  163. Santa Cruz), Laura Ferrarese & Holland Ford (Space Telescope Science
  164. Institute), Wendy Freedman, John Graham, Robert Hill & Randy Phelps
  165. (Carnegie Institution of Washington), James Gunn (Princeton
  166. University), John Hoessel & Mingsheng Han (University of Wisconsin),
  167. John Huchra (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Shaun Hughes
  168. (Royal Greenwich Observatory), Robert Kennicutt, Paul Harding, Anne
  169. Turner & Fabio Bresolin (Univ. of Arizona), Barry Madore & Nancy
  170. Silbermann (JPL, Caltech), Jeremy Mould (Mt. Stromlo, Australian
  171. National University), Abhijit Saha (Space Telescope Science Institute),
  172. and Peter Stetson  (Dominion Astrophysical Observatory).
  173.  
  174.  
  175.  
  176.                           * * * * * * * * * * * *
  177.  
  178.  
  179. The Space Telescope Science Institute is operated by the Association of
  180. Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA) for NASA, under
  181. contract with the Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD.  The
  182. Hubble Space Telescope is a project of international cooperation
  183. between NASA and the European Space Agency (ESA).
  184.  
  185. The Wide Field and Planetary Camera 2 was developed by the Jet
  186. Propulsion Laboratory (JPL) and is managed by the Goddard Space Flight
  187. Center for NASA's Office of Space Science.
  188.