Met Hubble waargenomen sterrenstelsels, waarin heliumflitsen van rode reuzen hebben plaatsgevonden. CREDITS:NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey.

De snelheid waarmee het heelal uitdijt kan op verschillende manieren gemeten worden. ‘Traditionele’ methodes zijn aan de ene kant de Cepheïden (veranderlijke sterren, waarvoor de periode-lichtkracht relatie geldt) en de type Ia supernovae, aan de andere kant de kosmische microgolf-achtergrondstraling (CMB), het koude (2,7 K) overblijfsel van de hete oerknal. Uitkomst van die methodes zijn twee sterk uiteenlopende waardes voor de Hubble constante H0, een maat voor de uitdijingssnelheid van het heelal, een verschil dat tot nu toe niet goed verklaard kan worden en dat bekend staat als de Hubble spanning. Recent is een nieuwe waardebepaling gedaan van H0 en wel met een nieuwe methode, die gebruik maakt van rode reuzen, een stadium dat sterren zoals de zon bereiken als ze al hun waterstof in de kern hebben omgezet in helium, iets wat met onze zon over zo’n vijf miljard jaar zal gebeuren. Wat blijkt het geval: de nieuwe waardebepaling voor H0 blijkt precies tussen de twee uiterste waarden te zitten die met die traditionele methodes zijn gemeten.

In de cirkels de met Hubble waargenomen rode reuzen in de halo’s van sterrenstelsels. CREDITS:NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey.

Een team sterrenkundigen onder leiding van Wendy Freedman (Universiteit van Chicago) heeft met behulp van de Hubble ruimtetelescoop rode reuzen bestudeerd. Die hebben allemaal in hun korte leven een moment dat de heliumflits wordt genoemd, een explosief moment waarbij de temperatuur in de ster kan oplopen tot wel 100 miljoen K, gevolgd door een abrupte afname van de lichtkracht. Die heliumflits levert bij alle reuzensterren eenzelfde absolute lichtkracht op en daarom kan die gebruikt worden als ‘standaardkaars’ om de afstand mee te bepalen, net zoals Cepheïden en type Ia supernovae ook als standaardkaarsen worden gebruikt.

Credit: Prof. Richard Pogge/ Ohio State University.

Op basis van waarnemingen aan de heliumflits van rode reuzen – een methode die nu bekend staat als de TRGB methode (van ‘Tip of the Red Giant Branch’, zie de afbeelding hierboven, de heliumflits in het bekende HR-diagram) – komt Freeman’s team tot een waarde van H0 die iets onder de 70 km/sec/Mpc ligt.

• H0 volgens de kosmische microgolf-achtergrondstraling – CMB (Planck/DES): 67,4 km/s/Mpc
• H0 volgens heliumflits rode reuzen (TRGB/Freeman): 69,8 km/s/Mpc
• H0 volgens Cepheïden en type Ia supernovae (HOLiCOW en SHOES: 73,9 km/s/Mpc

Hiermee is er geen einde gekomen aan de Hubble spanning, want op basis van deze nieuwe waardebepaling voor H0 kan niet gezegd worden dat de twee andere waardes fout zijn, omdat de gehanteerde methodes niet goed waren (hoewel… Francis Naukas vermoedt dat er systematische fouten zijn in de methode met Cepheïden en type Ia supernovae; ik kom er nog op terug). Vraag blijft dus welke verklaring er is voor de (inmiddels drie) uiteenlopende waardes voor de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Wordt vervolgd. Hier het vakartikel van Freeman et al, gepubliceerd in the Astrophysical Journal. Bron: Hubble.