8 maart 2021

Afstandsbepaling in het heelal via zwaartekrachtgolven levert ook onzekerheden op

Verre sterrenstelsels waargenomen met de VIMOS en WFI instrumenten van  ESO’s Very Large Telescope in Chili. Credit: ESO/ Mario Nonino, Piero Rosati and the ESO GOODS Team

Voor afstandsbepaling in het heelal hanteren sterrenkundigen ruwweg twee methodes: de ene kijkt naar minieme temperatuursvariaties in de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB), de straling die dateert van 380.000 jaar na de oerknal, de andere kijkt naar parallax, Cepheïden en type Ia supernovae in het lokale heelal. Probleem is dat die twee methodes verschillende waarden opleveren en voor de afstanden en daarmee voor de snelheid waarmee het heelal uitdijt, waarden die zo’n tien procent uit elkaar liggen, terwijl de onzekerheid van de twee waarden slechts enkele procenten bedraagt. Nou is er sinds 2017 een derde methode bijgekomen en de hoop was dat die wellicht helderheid zou kunnen scheppen in de Hubble spanning, zoals het verschil tussen die twee uiteenlopende waarden wordt genoemd. Die derde methode wordt de ‘standaard sirene’ genoemd en er wordt bij deze afstandsbepaling gebruik gemaakt van zwaartekrachtgolven die veroorzaakt worden door botsingen tussen twee neutronensterren (zie afbeelding hieronder).

Een impressie van twee botsende neutronensterren. Credit: National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.

In 2017 werd zo’n zwaartekrachtgolf gedetecteerd met de LIGO en Virgo detectoren – dat was GW20170817 – en het idee was direct om die als zo’n standaard sirene te gebruiken. Zwaartekrachtgolven zijn al heel vaak waargenomen, maar bijna allemaal van botsende zwarte gaten. En die geven ‘schone’ botsingen, die alleen maar zwaartekrachtgolven produceren, verder niets. Maar botsende neutronensterren geven naast zwaartekrachtgolven een hele stoot aan EM-straling, variërend van radiostraling tot aan röntgen- en gammastraling. Het is die combi van zwaartekrachtgolven en EM-straling (bij elkaar wordt dat ‘multimessenger astronomy‘ genoemd) die het mogelijk maakt om de afstanden tot de bron nauwkeurig te bepalen en daarmee de snelheid van de uitdijing van het heelal… tenminste zo leek het. Maar wat blijkt nu: de sterrenkundige Hsin-Yu Chen (Center for Astrophysics – Harvard) heeft de standaard sirene bestudeerd en daaruit blijkt dat het signaal twee onzekerheden met zich meebrengt. Ten eerste blijkt het licht dat botsende neutronensterren geven niet sferisch verspreid te worden, maar kent het asymmetrische voorkeursrichtingen, zo blijkt uit computersimulaties. Ten tweede is de hoek waarop we vanaf de aarde de botsing zien ook bepalend en ook dat is bepalend voor de intensiteit van de straling. In dit vakartikel (verschenen in Physical Review Letters) schat Chen in dat de onzekerheid die dit allemaal oplevert net zo groot is als de onzekerheid van de twee bestaande methodes. Kortom, we schieten er waarschijnlijk niets mee op. Bron: Phys.org.

Speak Your Mind

*

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