Afbeelding tegoed: Hubble
Astronomen hebben het licht van 11 nieuwe supernova's bestudeerd om het bewijs te valideren dat een soort 'donkere energie' het heelal uit elkaar versnelt. Door hun relatieve helderheid te meten, kunnen ze berekenen hoe ver de Type Ia supernovae zijn. Deze nieuwste gegevens zijn verzameld door een internationaal team van astronomen dat gebruik maakt van grondtelescopen om vervolgdoelen te leveren voor de Hubble-ruimtetelescoop. Er is een nieuwe satelliet gepland, de SuperNova / Acceleration Probe, die duizenden supernova kan ontdekken en hun explosies nauwkeurig kan volgen.
Een unieke set van 11 verre type Ia supernovae die met de Hubble-ruimtetelescoop is bestudeerd, werpt nieuw licht op donkere energie, volgens de laatste bevindingen van het Supernova Cosmology Project (SCP), onlangs gepost op http://www.arxiv.org/abs / astro-ph / 0309368 en verschijnt binnenkort in het Astrophysical Journal.
Lichtkrommen en spectra van de 11 verre supernova's vormen 'een opvallend mooie dataset, de grootste set die uitsluitend uit de ruimte wordt verzameld', zegt Saul Perlmutter, astrofysicus bij het Lawrence Berkeley National Laboratory en leider van het SCP. Het SCP is een internationale samenwerking van onderzoekers uit de Verenigde Staten, Zweden, Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk, Chili, Japan en Spanje.
Type Ia supernovae behoren tot de beste 'standaardkaarsen' van de astronomie, zo vergelijkbaar dat hun helderheid een betrouwbare maat voor hun afstand oplevert, en zo helder dat ze miljarden lichtjaren verwijderd zijn.
De nieuwe studie bevestigt de opmerkelijke ontdekking, die begin 1998 door het Supernova Cosmology Project werd aangekondigd, dat de uitdijing van het heelal versnelt als gevolg van een mysterieuze energie die alle ruimte doordringt. Die bevinding was gebaseerd op gegevens van meer dan drie dozijn type Ia-supernova's, op één na allemaal waargenomen vanaf de grond. Een concurrerende groep, het High-Z Supernova Search Team, kondigde onafhankelijk opvallend consistente resultaten aan, gebaseerd op nog eens 14 supernovae, die ook voornamelijk vanaf de grond werden waargenomen.
Omdat de Hubble-ruimtetelescoop (HST) niet wordt beïnvloed door de atmosfeer, zijn de afbeeldingen van supernovae veel scherper en sterker en bieden ze veel betere helderheidsmetingen dan vanaf de grond mogelijk zijn. Robert A. Knop, assistent-professor natuurkunde en astronomie aan de Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, leidde de gegevensanalyse van het Supernova Cosmology Project van de 11 supernova's die met de HST bestudeerd waren en was co-auteur van het Astrophysical Journal-rapport met de 47 andere leden van het SCP.
"De HST-gegevens bieden ook een sterke test van het uitsterven van de melkweg van de gastheer", zegt Knop, verwijzend naar de bezorgdheid dat metingen van de werkelijke helderheid van supernova's kunnen worden weggegooid door stof in verre melkwegstelsels, die hun licht zouden kunnen absorberen en verstrooien. Maar stof zou ook het licht van een supernova roder maken, net zoals onze zon er bij zonsondergang roder uitziet vanwege stof in de atmosfeer. Omdat de gegevens uit de ruimte geen abnormale roodheid van afstand vertonen, zegt Knop, slagen de supernova's 'met glans door de test'.
“Het beperken van dergelijke onzekerheden is cruciaal voor het gebruik van supernovae? of andere astronomische waarnemingen? om de aard van het universum te verkennen ', zegt Ariel Goobar, lid van SCP en hoogleraar deeltjesastrofysica aan de universiteit van Stockholm in Zweden. De extinctietest, zegt Goobar, "elimineert elke bezorgdheid dat gewoon stof van de gastheer-melkweg een bron van vooringenomenheid kan zijn voor deze kosmologische resultaten bij hoge roodverschuivingen." (Zie Wat is Host-Galaxy-uitsterven?)
De term voor de mysterieuze 'weerzinwekkende zwaartekracht' die het universum ertoe aanzet om steeds sneller uit te breiden, is donkere energie. De nieuwe gegevens kunnen veel nauwere schattingen geven van de relatieve dichtheid van materie en donkere energie in het universum: onder simpele aannames is 25 procent van de samenstelling van het universum materie van alle soorten en 75 procent is donkere energie. Bovendien geven de nieuwe gegevens een nauwkeurigere maat voor de "veerkracht" van de donkere energie, de druk die het uitoefent op de uitdijing van het universum per eenheid van dichtheid.
Onder de talrijke pogingen om de aard van donkere energie te verklaren, zijn sommige toegestaan door deze nieuwe metingen? inclusief de kosmologische constante die oorspronkelijk door Albert Einstein werd voorgesteld? maar anderen zijn uitgesloten, waaronder enkele van de eenvoudigste modellen van de theorieën die bekend staan als kwintessentie. (Zie Wat is donkere energie?)
Supernovae met hoge roodverschuiving zijn het beste instrument om de eigenschappen van donkere energie te meten? en uiteindelijk bepalen wat donkere energie is. Zoals supernovastudies met de HST aantonen, is de beste plaats om supernova's met hoge roodverschuiving te bestuderen, met een telescoop in de ruimte, niet beïnvloed door de atmosfeer.
Desalniettemin, "om het beste gebruik te maken van een telescoop in de ruimte, is het essentieel om de beste telescopen op de grond zo goed mogelijk te gebruiken", zegt SCP-lid Chris Lidman van de European Southern Observatory.
Voor de supernova's in de huidige studie bedacht het SCP-team een strategie waarbij de Hubble-ruimtetelescoop snel kon reageren op ontdekkingen vanaf de grond, ondanks de noodzaak om de HST-tijd lang van tevoren in te plannen. Door samen te werken, hebben het SCP en het Space Telescope Science Institute de strategie met groot succes geïmplementeerd.
De huidige studie, gebaseerd op HST-waarnemingen van 11 supernovae, wijst de weg naar de volgende generatie supernova-onderzoek: in de toekomst zal de SuperNova / Acceleration Probe of SNAP-satelliet duizenden Type Ia-supernovae ontdekken en hun spectra en hun spectra meten. licht buigt vanaf de vroegste momenten, door maximale helderheid, tot hun licht is weggestorven.
Perlmutter van SCP leidt nu een internationale groep van medewerkers in Berkeley Lab die SNAP ontwikkelen met de steun van het Amerikaanse Department of Energy's Office of Science. Het kan zijn dat de beste kandidaat voor een correcte theorie van donkere energie snel zal worden geïdentificeerd nadat SNAP begint te werken. Hierdoor zal een wereld van nieuwe fysica opengaan.
"Nieuwe beperkingen op omega-m, omega-lambda en w van een onafhankelijke set van elf supernovae met hoge roodverschuivingen waargenomen met de HST", zullen Robert A. Knop en 47 anderen (het Supernova Cosmology Project) verschijnen in het Astrophysical Journal en is momenteel online beschikbaar op http://www.arxiv.org/abs/astro-ph/0309368.
Berkeley Lab is een nationaal laboratorium van het Amerikaanse Department of Energy in Berkeley, Californië. Het doet niet-geclassificeerd wetenschappelijk onderzoek en wordt beheerd door de University of California.
Oorspronkelijke bron: Berkeley News Release
