1 november 2020

Nieuwe TRGB-meting duidt op lage waarde van de Hubble constante

Hoe snel dijdt het heelal uit? Credit: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI).

Op basis van waarnemingen aan de heliumflits van rode reuzen – een methode die bekend staat als de TRGB methode (van ‘Tip of the Red Giant Branch’, zie de afbeelding hierboven, de heliumflits [1] in het bekende HR-diagram) – kwam een jaar geleden een team van sterrenkundigen onder leiding van Wendy Freeman (Universiteit van Chigago) tot een bepaling van de waarde van de Hubble constante H0, de constante die de snelheid van uitdijing van het huidige heelal weergeeft. Freeman c.s. kwamen toen uit op H0=69,8 km/s/Mpc, een waarde die precies inligt tussen de waarden van H0 die waarnemingen aan het vroege heelal  (H0=67,4 km/s/Mpc) en het huidige heelal (H0=73,9 km/s/Mpc) hebben opgeleverd – een verschil dat bekend staat als de Hubble-spanning.

Herzsprung-Russeldiagram met daarin aangegeven het moment van de TRGB. Credit: Prof. Richard Pogge/ Ohio State University.

Probleem met de TRGB methode is dat je kijkt naar rode reuzensterren – het voorland van onze zon over pakweg vijf miljard jaar – en dat je niet precies weet hoeveel stof er zit tussen de ster en de aarde, een onzekerheid opleverend in de meting van de schijnbare helderheid. De TRGB methode is geschikt om als afstandskandelaar te gebruiken en de afstand tot de rode reus te bepalen, net zoals Cepheïde veranderlijken en type Ia supernovae dat ook zijn. Maar bij alle drie is dat stof een probleem.

Credit: Universiteit van Chicago.

In 2019 had Freeman’s team gekeken naar rode reuzen in de Grote Magelhaense Wolk (GMW), een begeleidend dwergstelsel van onze Melkweg. Dat stelsel zit echter vol stof en ook al heeft men de hoeveelheid stof aardig in beeld, dan nog levert het een onzekerheid op. Daarom keken de sterrenkundigen de laatste tijd naar rode reuzen in twee stelsels die grotendeels stofvrij zijn, IC 1613 en de Kleine Magelhaense Wolk. De verwachting was dat deze verbeterde waarnemingen zouden leiden tot een hogere waarde van H0, maar het tegendeel blijkt het geval te zijn. In het laatste vakartikel over de TRGB methode, geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal, komen Freeman en haar team tot een lagere waarde: H0=69,6 km/s/Mpc! En die zit toch eerder tegen de lage waarde van het vroege heelal aan, die gebaseerd is op waarnemingen aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB) van Planck en de Baryonische Accoustische Oscillaties (BAO’s) van SDSS en DES, dan van het huidige heelal – zie de grafiek hierboven met alle bekende waarden.

De kosmische afstandsladder, gebruikt voor waarnemingen van het huidige heelal om H0 te bepalen. Credit: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)

Dat betekent dat de methode met de kosmische afstandsladder, de methode van het huidige heelal met parallax, Cepheïden en type Ia supernovae (zie de grafiek hierboven), nu een probleem heeft. Wellicht dat die methode ook meer moet kijken naar de invloed van tussenliggend stof op de metingen van helderheden, maar het zou ook te maken kunnen hebben met Cepheïden, de veranderlijke sterren die één van de peilers van de methode zijn. Die sterren blijken namelijk niet zo constant te zijn als lang gedacht, maar toch langzaam met de tijd te veranderen en daarmee ook minder betrouwbaar te zijn als afstandskandelaar. Afijn, de Hubble-spanning duurt voort. Bron: Quanta Magazine.

  1. Rode reuzen 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. []

Comments

  1. Het zou mooi zijn als deze “tussen” waarde voor H0 dan ook gebaseerd is op een tijdstip dat ligt tussen het jonge en huidige heelal, dan hebben we een mooi bewijs dat die “constante” veranderd met de ouderdom van het heelal zoals velen nu denken. Maar ik zie in het plaatje dat dit helaas niet het geval is.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: