19 mei 2021

Wellicht kan de Hubble spanning opgelost worden met FRB’s, quasars én botsende neutronensterren en zwarte gaten

Impressie van een botsing van een zwart gat met een neutronenster. Credit: Dana Berry/NASA

Aan de Hubble-spanning heb ik een heel dossier gewijd met welgeteld 43 artikelen die sinds 2016 op de Astroblogs over de verhitte discussie over de expansie van het heelal zijn verschenen, dus daar weten jullie alles van. Nou wordt er op alle fronten gewerkt aan een oplossing van de Hubble-spanning en drie nieuwe ontwikkelingen zag ik deze week verschijnen:

  • de eerste is dat ze zwaartekrachtgolven afkomstig van botsende neutronensterren en zwarte gaten willen gaan gebruiken om de expansiesnelheid van het heelal precies te bepalen. Zwaartekrachtgolven van botsende zwarte gaten zijn al vaak gedetecteerd met de LIGO- en Virgo-detectoren, maar het nadeel van twee botsende zwarte gaten is dat die altijd een ‘schone’ botsing opleveren, met alleen maar zwaartekrachtgolven en verder niets. Een botsing van een zwart gat met een neutronenster daartentegen is niet schoon, daar kán allerlei soorten electromagnetische straling bij vrij komen (zie de impressie hierboven). En daarmee kan je dan heel goed de afstand tot de twee botsende objecten inschatten, als je de roodverschuiving in die straling kan meten. Nu gebeurt de detectie van neutronensterren en zwarte gaten nog te weinig, maar sterrenkundigen hebben simulaties gemaakt en daaruit blijkt dat er tussen 2025 en 2030 naar schatting zo’n  3000 botsingen tussen zwarte gaten en neutronensterren kunnen worden gedetecteerd met de dan bestaande detectoren, waarvan er pakweg 100 straling zullen uitzenden. En die honderd kunnen dan informatie opleveren over de exacte expansiesnelheid van het heelal. Hier het vakartikel, waar ook sterrenkundigen van de Universiteit van Amsterdam bij betrokken waren.
  • de tweede is dat ze een andere manier hebben bedacht om de expansiesnelheid van het heelal te meten (naast de gangbare methodes van het vroege heelal –  de fluctuaties in de kosmische microgolf-achtergrondstraling – en het huidige heelal – de Cepheïden en type Ia supernovae), namelijk de Fast Radio Bursts (FRB’s). Dat zijn zeer energierijke stoten van radiostraling, die zéér kort duren, enkele milliseconden. In een recent vakartikel wordt betoogd dat je FRB’s kunt hanteren als uitstekende indicator van de expansiesnelheid van het heelal als je z’n lokatie in het heelal kent, de positie aan de hemel én de zogeheten dispersie, de verbreding van het signaal in het spectrum. De auteurs denken dat als je van een paar honderd FRB’s die dispersie heel nauwkeurig kunt meten dat je dan een goede inschatting kan maken van de expansiesnelheid van het heelal (waarbij aangetekend dat een voorlopige analyse van zes FRB’s een Hubble constante van H0=62,5 Mpc/km/s opleverde, zelfs ónder de waarde van H0 van het vroege heelal).
  • de derde en laatste methode is dat ze quasars willen hanteren voor het bepalen van de expansiesnelheid van het heelal. Quasars zijn eigenlijk zeer actieve superzware zwarte gaten in de centra van ver verwijderde sterrenstelsels, zwarte gaten die zo actief en helder zijn dat ze de rest van het sterrenstelsel helemaal overstralen. Willen quasars bruikbaar zijn als afstandsindicator dan moeten we ze niet direct waarnemen, maar indirect, dat wil zeggen dat het licht van de quasar wordt vermeerderd tot meerdere beelden middels een tussen de quasar en de aarde staande zwaartekrachtlens, een sterrenstelsel of cluster van sterrenstelsels. In de afbeelding hieronder zie je een impressie van een quasar die we via zo’n zwaartekrachtlens zien:

    Credit: NASA/ESA/D. Player (STScI)

    Als dat licht van de ver verwijderde quasar dat lensstelsel passeert kan het zijn dat licht bijvoorbeeld aan de noordzijde er langer over doet om de aarde te bereiken dan licht aan de zuidzijde. Dat levert verschillende roodverschuivingen op, die in de praktijk erg lastig te meten te zijn. Maar een recente techniek, die ze de ‘intensity correlation speckles‘ noemen en die afkomstig is uit de optica, kan die verschillende roodverschuivingen wel meten en daarmee kunnen ze in de toekomst een betere inschatting maken van de expansiesnelheid van het heelal, aldus dit vakartikel.

Afijn, genoeg ontwikkelingen weer om tot een oplossing te komen voor de Hubble-spanning. Wordt vervolgd. Bron: voor de eerste methode Eurekalert, voor de tweede methode Astrobites en voor de derde methode Universe Today.

Speak Your Mind

*

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