Site pictogram Astroblogs

De Cepheïden ‘afstoffen’ zou de Hubble-spanning kunnen oplossen

Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

Dat er een verschil is in de metingen van de snelheid waarmee het heelal uitdijt – de Hubble-spanning – is jullie wel bekend inmiddels, de metingen variëren tussen H0 (Hubble constante op dit moment) = 73,2 ± 1,3 km/s/Mpc op basis van Type Ia supernova (SNIa), en H0= 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc, op basis van de CMB, een verschil met een statistische betrouwbaarheid van 4,1σ (lees: niet meer te verklaren met instrumentele fouten). Talloze pogingen worden ondernomen om de spanning op te lossen, zoals een variabele donkere energie en een superhorizon. Deze week diende zich een nieuwe poging aan om de Hubble-spanning op te lossen, eentje die kijkt naar de kosmische afstandsladder, de meetlat die aan de basis staat van de hoge, lokale waarde van H0, de genoemde 73,2 km/s/Mpc. Die afstandsladder is ingewikkeld omdat diverse opeenvolgende methodes nodig zijn, zoals RR Lyrae en Cepheïden veranderlijke sterren, parallaxmetingen en type Ia supernovae. Eerder was al duidelijk dat die supernovae niet helemaal betrouwbaar zijn als standaardkaarsen, maar nu lijken ook de Cepheïden (genoemd naar het prototype, δ Cep) niet geheel vlekkeloos te zijn.

Deze afbeelding toont recent ontdekte Cepheïden (de rode stipjes) in de centrale verdikking van de Melkweg. De gele ster toont de locatie van de Zon. Credit: ESO/Microsoft WorldWide Telescope

In 1908 ontdekte Henrietta Leavitt dat er een verband bestaat tussen de periode van deze veranderlijke sterren en hun lichtkracht, hetgeen de basis vormde van de kleur-lichtkracht relatie van Cepheïden: weet je hun kleur, dan weet je hun absolute lichtkracht, dan weet je hun afstand. Grote vraag is of er wel een universele kleur-lichtkracht relatie bestaat voor iedere Cepheïde, en het antwoord is simpel: nee, die is er niet. Want alle Cepheïden die we kennen komen voor in stoffige omgevingen in sterrenstelsels en al dat omringende stof heeft de neiging om de sterren roder te maken dan ze zijn, hé kleur is één van de parameters van de kleur-lichtkracht relatie. En die verkleuring verschilt per omgeving, de ene Cepheïde heeft er meer last van dan de ander. Bij de bepaling van afstanden met de kosmische afstandladder moeten sterrenkundigen dus rekening houden met die verkleuring van Cepheïden. En daarmee komen we uit bij de genoemde Hubble-spanning, die de astronomische gemeenschap al sinds 2016 in z’n greep houdt. Want Edvard Mörtsell (Stockholm University) en z’n collegae hebben gekeken wat het betekent als je die Cepheïden ‘afstoft’ en wat dat betekent voor de kleur-lichtkracht relatie en daarmee voor de waarde van de Hubble constante H0.

Credit: Edvard Mörtsell

Eén van die methodes om te corrigeren voor de verkleuring door stof van de Cepheïden is die van de Wesenheit magnitudes. En wat gebeurt er als ze die methode toepassen met de verkregen Hubble constante H0? Die blijkt dan ongeveer overeen te komen met de CMB-waarde van H0, zoals de grafiek hierboven laat zien (waarin piek van RW de waarde van H0 laat zien volgens deze methode – de grijze vertikale balk is de CMB-waarde zoals bepaalt door o.a. Planck) – er resteert nog een schamele 2,7σ tussen de H0 volgens RW en die volgens de CMB). Kortom, verder onderzoek is nodig om te kijken of die correctiemethode van de Cepheïden juist is en of daarmee de Hubble-spanning tot een goed einde kan worden gebracht. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de Cepheïden en de Hubble-constante. Bron: Astrobites.

Mobiele versie afsluiten