Cepheïden in sterrenstelsels, waargenomen door Webb. Credit: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd
We hadden het hier al op 5 augustus 2023 én op 13 september 2023 op de Astroblogs als voorpaginanieuws: Webb bevestigt Hubble’s metingen aan de uitdijingssnelheid heelal: de Hubble-spanning blijft bestaan. Maar deze week wordt dat nog eens dunnetjes overgedaan en wordt bevestigd, nou ja eigenlijk herbevestigd dus, dat de metingen van de Hubble ruimtetelescoop aan de uitdijingssnelheid van het heelal kloppen, dat de metingen van Hubble aan de Cepheïden correct waren. Ergo… dat de Hubble spanning in stand blijft.
Ehhh…. een herhaling van wat we eigenlijk al wisten? Nee dat niet. Waar ging het vorig jaar om? Hier om:
De uitdijingssnelheid van het heelal wordt weergegeven met de Hubble-constante H0 en één van de methodes om die snelheid te meten is de ‘kosmische afstandsladder’, waarvoor ze de parallax meten tot nabije sterren, Cepheïden tot verder staande sterren en type Ia supernova voor ver verwijderde sterren. Met Hubble waren eerder al Cepheïden waargenomen en op basis daarvan kon men een inschatting maken van hun afstand. Cepheïden 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. Probleem was echter dat het ging om Cepheïden in ver verwijderde sterrenstelsels en Hubble mogelijk meerdere sterren tegelijk zag (‘crowded’) in plaats van één ster. Dat zou de waarnemingen kúnnen beïnvloeden. Om die mogelijke ruis uit de wereld te helpen gingen sterrenkundigen in 2022 met Webb kijken naar Cepheïden, 218 stuks in NGC 5584 en 107 stuks in NGC 4258, twee sterrenstelsels. Resultaat: Webb kon bevestigen wat Hubble eerder al gezien had. De Cepheïden die Hubble had gezien maakten dus geen deel uit van dichtbevolkte sterclusters. Hubble’s waarnemingen waren weliswaar ‘noisier’, dus ze bevatten meer ruis, maar in essentie bleef de met Hubble gemeten periode-lichtkracht relatie van de Cepheïden in stand en daarmee de gemeten uitdijingssnelheid van het heelal.
Eén en dezelfde Cepheide, gezien door Webb en Hubble. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Riess (JHU/STScI)
En waar gaat het nu anno 2024 om? Hier om:
Het SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State of Dark Energy) team onder leiding van Adam Riess, één van de sterrenkundigen die in 1998 de versnelde uitdijing van het heelal ontdekte en daarmee de donkere energie Λ, heeft met Webb’s NIRCam instrument maar liefst meer dan 1.000 Cepheïden gemeten in ver verwijderde sterrenstelsels, waaronder in NGC 5468, een sterrenstelsels op 130 miljoen lichtjaar afstand (zie hieronder). Nooit eerder werden zoveel en zo ver weg Cepheïden gemeten. En ook hiervan was de uitkomst: Webb kon bevestigen wat Hubble eerder al gezien had. Hetzelfde resultaat dus als vorig jaar, maar dan nog beter onderbouwd. De H0 die dat opleverde was met een statistische betrouwbaarheid van maar liefst 8σ afwijkend van wat de metingen aan het vroege heelal hadden opgeleverd. En daarmee blijft de Hubble spanning recht overeind!
NGC 5468. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Riess (JHU/STScI)
Meer hierover kan je lezen in het vakartikel van Adam G. Riess et al, JWST Observations Reject Unrecognized Crowding of Cepheid Photometry as an Explanation for the Hubble Tension at 8σ Confidence, The Astrophysical Journal Letters (2024).
Bron: Phys.org.
