Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
De Hubble spanning is tezamen met de S8-spanning één van de grootste problemen waar de hedendaagse kosmologie tegenaan loopt. Sterrenkundigen weten sinds eind jaren twintig van de vorige eeuw dat het heelal uitdijt, sinds 1998 dat het heelal versnelt uitdijt, maar niet hoe snel het heelal uitdijt. Voor het meten van die snelheid – weergegeven middels de beroemde Hubbleconstante H0 – zijn er verschillende manieren en de uitkomst is dat er twee ‘kampen’ zijn, aan de ene kant het kamp van het vroege heelal (via onderzoek aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling), met Ho=67,4 km/s/Mpc als resultaat, aan de andere kant is het kamp van het lokale/huidige heelal (via de meting aan Cepheïden in het lokale heelal en verre supernovae (SNe), met Ho=73,5 km/s/Mpc als resultaat. Dát verschil wordt de Hubble spanning genoemd.
Credit: brews_ohare / Wikipedia.
De metingen aan de Cepheïden in het lokale heelal en verre supernovae maken deel uit van de zogeheten ‘kosmische afstandsladder’, een complexe methode van diverse opeenvolgende afstandsbepalingen van zeer dichtbij tot ver weg (zie hierboven). Eén van de suggesties die gedaan zijn om de Hubble spanning op te lossen is te kijken naar mogelijke meetfouten bij één van de twee kampen en één van de potentiële achilleshielen van de kosmische afstandsladder leken de Cepheïden te zijn, veranderlijke sterren waarvan Henrietta Leavitt al in 1908 ontdekte dat er een verband is tussen de periode van veranderlijkheid en de werkelijke lichtkracht van de ster. Weet je de schijnbare helderheid van een Cepheïde en dankzij de periode ook de werkelijke helderheid dan kan je gemakkelijk de afstand berekenen en dan kan je vervolgens middels z’n roodverschuiving de snelheid van ons af berekenen én daarmee de uitdijingssnelheid van het heelal. Edwin Hubble gebruikte eind van de jaren twintig in de vorige eeuw de Cepheïden in de Andromedanevel – toen was het nog een ‘nevel’ – om daarmee de afstand tot ons te meten en te ontdekken dat de nevel geen deel was van de Melkweg, maar een eigen sterrenstelsel was.
Eén van de helderste Cepheïden, RS Puppis. Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-Hubble/Europe Collaboration; Acknowledgment: H. Bond (STScI and Penn State University)
De laatste jaren worden er vrafgen gesteld of de Cwepheïden echt wel als een ‘standaardkaars’ voor exacte afstandsbepaling kunnen worden gebruikt. Klopt de periode-lichtkracht relatie wel, zijn er geen factoren zoals een wisselende metalicciteit van de veranderlijke sterren die kunnen zorgen voor een variëteit in de relatie? Met de Hubble ruimtetelescoop was enkele jaren terug al eens geprobeerd de Cepheïden te bestuderen en te kijken of daarmee de Hubble spanning kon worden opgelost, maar dat bleek niet het geval.
Credit: NASA/ESA/CSA/J. Kan (STScI)
Recent heeft men het met de Webb ruimtetelescoop opnieuw gedaan en wel door meer dan duizend Cepheïden te bestuderen en te kijken of er mogelijk sprake is van ‘crowding’, dat wil zeggen dat ze zich in de andere sterrenstelsels wellicht bevinden temidden van andere sterren, wiens lichtkracht die van de nabijstaande Cepheïde kan beïnvloeden. Uitkomst: nee, de Cepheïden vormen met een statistische betrouwbaarheid van 8σ niet de achilleshiel van de kosmische afstandsladder, ze kunnen niet gebruikt worden om de Hubble spanning op te lossen. In de grafiek hierboven de uitkomsten van het onderzoek. Dit sluit allemaal aan bij eerder onderzoek met Webb naar meer dan 330 Cepheïden in de sterrenstelsels NGC 4258 en NGC 5584.
Meer informatie vind je in het vakartikel van Riess, Adam G., et al. “JWST Observations Reject Unrecognized Crowding of Cepheid Photometry as an Explanation for the Hubble Tension at 8 sigma Confidence”, ApJ Letters, accepted.
Bron: Koberlein.
