Hubble constante bepaalt met behulp van supernova H0pe

Credit: Pierel et al. 2024

Vorig jaar werd met Webb een drievoudig gelensde supernova ontdekt in de kosmische cluster van sterrenstelsels PLCK G165.7+67.0 (kortweg G165), genaamd Supernova ‘H0pe’ – lees deze Astroblog voor alle details. Sterrenkundigen hebben recent met een techniek die ‘Time Delay Cosmography‘ wordt genoemd de supernova gebruikt om de waarde van de Hubble constante H0 te bepalen, de parameter die aangeeft met welke snelheid het heelal op dit moment uitdijt. We hebben die techniek hier eerder beschreven en hij gaat als volgt:

Het draait bij deze techniek om zwaartekrachtlenzen, het door Albert Einstein voorspelde effect waarbij licht van ver verwijderde objecten (bijvoorbeeld van quasars) afbuigt en versterkt doordat de ruimte rondom een zwaar sterrenstelsel precies tussen dat object en de aarde in verbogen is door de massa van dat lensstelsel. Dat kan leiden tot een nieuw beeld van dat ver verwijderde object, maar er kan ook een hele serie beelden ontstaan, allemaal rondom het lensstelsel. Het interessante is nu dat als er sprake is van zo’n serie beelden dat die niet allemaal op hetzelfde moment bij de aarde arriveren, want het licht van al die beelden heeft een verschillende baan afgelegd om het lensstelsel heen en dat betekent dat het licht van de kortere trajecten eerder bij ons arriveert dan het licht dat langere trajecten aflegt – zie de illustratie hieronder.

Het pad bovenlangs zou iets langer kunnen zijn dan het onderste pad en daarmee iets langer duren voordat de aarde wordt bereikt. Credit: TDCOSMO Collaboration.

Sterrenkundigen hebben bedacht hoe je met die tijdvertragende zwaartekrachtlenzen H0 kunt meten. In de foto bovenaan de blog zie je de drie plaatjes van SN H0pe, 2a, 2b en 2c. Omdat we hier te maken hebben met een object dat verandert van lichtsterkte in de tijd kan men bepalen met welk tijdsverschil de afbeeldingen bij de aarde zijn aangekomen. Dat bleek eerst het licht te zijn van 2b, toen van 2c en tenslotte van 2a, zoals te zien in de grafiek van de lichtcurve hieronder (een karakteristieke curve van een type Ia supernova, wat SN H0pe bleek te zijn).

Credit: Pierel et al. 2024.

Los van de waarnemingen aan de lichtcurve van SN H0ope was er ook een deel van het team dat keek hoe de massaverdeling van G165 er precies uit ziet, want die massaverdeling (van gewone én donkere materie) is van belang om te weten welke paden het licht van de supernova rondom de cluster aflegde. Toen dat precies in model was gebracht kon men de Hubble coinstante H0 bepalen en de uitkomsten aarvan zie je hieronder, weergegeven als de bovenste drie balkjes, de onzekerheidsmarges weergevend.

Credit: Massimo Pascale et al.

De uitkomst blijkt H0=75,4 +8,1/-5,5 km/s/Mpc te zijn. Onder de metingen van SN H0pe zie je de resultaten van andere metingen, zowel de ‘late’ metingen uit het nabije heelal als de ‘early’ metingen uit het vroege heelal. De waarde die SN H0pe geeft past precies in het rijtje van de late metingen, die een hoge waarde voor H0 geven. Duidelijk is het verschil met de vroege metingen, die meer rond 67,4 zit. Het is de tweede keer dat de Time Delay Cosmography is gebruikt voor de bepaling van H0, eerder gebeurde dat met SN Refsdal. Toen kwam men juist op een lage waarde uit (dat was géén type Ia SN, wellicht verklaart dat het verschil). En dat draait allemaal om de bekende Hubble spanning, die nog steeds voortduurt.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Massimo Pascale et al, SN H0pe: The First Measurement of H0 from a Multiply-Imaged Type Ia Supernova, Discovered by JWST, Submitted to arXiv (preprint) and The Astrophysical Journal.

Bron: Astrobites.

Gerelateerde Astroblogs:

Uijtdijingssnelheid heelal gemeten met behulp van de supernova van Refsdal Webb bevestigt Hubble’s metingen aan de uitdijingssnelheid heelal: de Hubble-spanning blijft bestaan Nee, de Cepheïden kunnen de Hubble spanning niet helpen oplossen