Kosmisch meetlint nauwkeuriger dan ooit tevoren dankzij dubbelsterren in Grote Magelhaense Wolk

Impressie van een bedekkingsveranderlijke dubbelster. Terwijl de sterren om elkaar draaien, schuift de ene steeds voor de andere, waarbij hun gezamenlijke helderheid, van een afstand gezien, afneemt. Credit:ESO/L. Calçada

Na bijna een decennium van zorgvuldige waarnemingen heeft een internationaal team van astronomen de afstand tot ons buurstelsel, de Grote Magelhaense Wolk, nauwkeuriger kunnen meten dan ooit. De nieuwe meting verbetert ook onze kennis van de snelheid waarmee het heelal uitdijt – de Hubble-constante – en is van cruciaal belang voor het oplossen van het raadsel van de donkere energie, die de kosmische uitdijing versnelt. Het team maakte onder meer gebruik van telescopen van de ESO-sterrenwacht op La Silla, in het noorden van Chili. Hun resultaat verschijnt op 7 maart 2013 in het tijdschrift Nature. Astronomen peilen de schaal van het heelal door eerst de afstanden tot nabije objecten te meten en deze ‘standaardkaarsen’ te gebruiken om de afstanden tot steeds verder weg gelegen objecten vast te pinnen. Maar deze keten is slechts zo nauwkeurig als zijn zwakste schakel. Tot nu toe viel het niet mee om een betrouwbare afstand te vinden voor de Grote Magelhaense Wolk (GMW), een van de naaste buren van de Melkweg. Omdat sterren van dit sterrenstelsel worden gebruikt om de afstandsschaal voor verder weg gelegen stelsels vast te leggen, is dat van cruciaal belang.

Deze foto toont de Grote Magelhaense Wolk, een klein buurstelsel van de Melkweg. Hierop zijn de posities van acht zwakke en zeldzame, koele bedekkingsveranderlijke dubbelsterren met kruisjes aangegeven (ze zijn te zwak om zichtbaar te zijn op deze foto). Credit:ESO/R. Gendler

Waarnemingen van een zeldzaam soort dubbelsterren hebben astronomen nu in staat gesteld om een veel nauwkeurigere waarde voor de afstand van de GMW te vinden: 163.000 lichtjaar. ‘Ik ben hier heel gelukkig mee, omdat astronomen al honderd jaar hebben geprobeerd om de afstand tot de Grote Magelhaense Wolk nauwkeurig te meten, en dat bleek ontzettend moeilijk te zijn,’ zegt Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chili), een van de leiders van het onderzoeksteam. ‘Nu hebben we dit probleem opgelost met een resultaat dat aantoonbaar tot op 2% nauwkeurig is.‘  De verbeterde meting van de afstand tot de Grote Magelhaense Wolk resulteert ook in betere afstanden voor veel zogeheten cepheïden. Deze heldere, pulserende sterren worden als standaardkaarsen gebruikt om de afstanden tot verder weg gelegen sterrenstelsels te meten en de uitdijingssnelheid van het heelal – de Hubble-constante – te bepalen. Deze laatste is op zijn beurt weer de basis voor de verkenning van het heelal tot aan de verste sterrenstelsels die we met de huidige telescopen kunnen zien. De nauwkeurige afstand tot de Grote Magelhaense Wolk verbetert dus ook de nauwkeurigheid van de huidige metingen van de grootst mogelijke afstanden in het heelal.De astronomen konden de afstand tot de Grote Magelhaense Wolk bepalen door een bepaald soort nauwe dubbelsterren waar te nemen: zogeheten bedekkingsveranderlijken. Vanaf de aarde gezien bewegen de sterren van zo’n dubbelster om en om voor elkaar langs. Deze onderlinge bedekkingen resulteren in regelmatige helderheidsveranderingen van de dubbelster als geheel. Door die helderheidsveranderingen heel nauwkeurig te volgen, en de baansnelheden van de beide sterren te meten, kan worden vastgesteld hoe groot en hoe zwaar de sterren zijn en wordt informatie verkregen over hun omloopbanen. In combinatie met zorgvuldige metingen van de totale helderheid en de kleuren van de sterren levert dat een verbluffend nauwkeurige afstand op.

Deze methode is al eerder toegepast, maar alleen op hete sterren. In dat geval moeten echter aanvullende aannamen worden gedaan, en de afstanden die dat oplevert zijn niet zo nauwkeurig als we graag zouden willen. Nu is voor het eerst gebruik gemaakt van acht extreem zeldzame bedekkingsveranderlijken bestaande uit twee koele, rode reuzensterren. Deze sterren zijn heel zorgvuldig bestudeerd en leveren veel betere afstandswaarden op – nauwkeurig tot op ongeveer 2%. ‘ESO voorzag ons van een perfect stel telescopen en instrumenten voor de waarnemingen van dit project: HARPS voor extreem nauwkeurige radiale snelheidsmetingen van relatief zwakke sterren, en SOFI voor nauwkeurige metingen van de helderheden van de sterren in het infrarood,’ aldus Grzegorz Pietrzynski (Universidad de Concepción, Chili, en de sterrenwacht van de Universiteit van Warschau, Polen), hoofdauteur van het nieuwe artikel in Nature. ‘We proberen onze methode nog verder te verbeteren en hopen de afstand tot de GMW binnen enkele jaren tot op één procent nauwkeurig te kunnen bepalen. Dit heeft niet alleen verstrekkende gevolgen voor de kosmologie, maar ook voor veel andere terreinen van de astrofysica,’ besluit Dariusz Graczyk, tweede auteur van het nieuwe Nature-artikel. Bron: ESO.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.