Bijna elke astronomische meting is afhankelijk van de Hubble-constante, een getal dat de uitzetting van het heelal berekent. Dit bevestigt dat het heelal nog steeds tussen de 12 en 14 miljard jaar oud is.
Een cruciaal belangrijk getal dat de expansiesnelheid van het heelal specificeert, de zogenaamde Hubble-constante, is onafhankelijk bepaald met behulp van NASA's Chandra X-ray Observatory. Deze nieuwe waarde komt overeen met recente metingen met behulp van andere methoden en breidt hun geldigheid uit tot grotere afstanden, waardoor astronomen eerdere tijdperken in de evolutie van het heelal kunnen onderzoeken.
"De reden dat dit resultaat zo belangrijk is, is dat we de Hubble-constante nodig hebben om ons de grootte van het heelal, zijn leeftijd en hoeveel materie het bevat te vertellen", zegt Max Bonamente van NASA's Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, Ala., Hoofdauteur op het papier dat de resultaten beschrijft. "Astronomen moeten absoluut op dit getal vertrouwen omdat we het voor talloze berekeningen gebruiken."
De Hubble-constante wordt berekend door de snelheid te meten waarmee objecten van ons weggaan en delen door hun afstand. Bij de meeste van de eerdere pogingen om de Hubble-constante te bepalen, werd gebruikgemaakt van een benadering met meerdere stappen of een afstandsladder, waarbij de afstand tot nabije sterrenstelsels wordt gebruikt als basis voor het bepalen van grotere afstanden.
De meest gebruikelijke benadering was het gebruik van een goed bestudeerd type pulserende ster die bekend staat als een Cepheid-variabele, in combinatie met verder weg gelegen supernova's om afstanden over het heelal te traceren. Wetenschappers die deze methode en observaties van de Hubble-ruimtetelescoop gebruikten, konden de Hubble-constante tot op 10% meten. Alleen onafhankelijke controles zouden hen echter het vertrouwen geven dat ze wilden, aangezien veel van ons begrip van het heelal op het spel staat.
Door röntgengegevens van Chandra te combineren met radio-waarnemingen van melkwegclusters, heeft het team de afstanden tot 38 melkwegclusters bepaald, variërend van 1,4 miljard tot 9,3 miljard lichtjaar vanaf de aarde. Deze resultaten zijn niet afhankelijk van de traditionele afstandsladder. Bonamente en zijn collega's vinden de constante van Hubble 77 kilometer per seconde per megaparsec (een megaparsec is gelijk aan 3,26 miljoen lichtjaar), met een onzekerheid van ongeveer 15%.
Dit resultaat komt overeen met de waarden die met andere technieken zijn bepaald. De Hubble-constante was eerder vastgesteld op 72, geef of neem 8 kilometer per seconde per kiloparsec op basis van Hubble-ruimtetelescoopwaarnemingen. Het nieuwe resultaat van Chandra is belangrijk omdat het de onafhankelijke bevestiging biedt dat wetenschappers de leeftijd van het heelal zoeken en vastleggen tussen 12 en 14 miljard jaar.
"Deze nieuwe resultaten zijn volledig onafhankelijk van alle eerdere methoden voor het meten van de Hubble-constante", zei teamlid Marshall Joy ook van MSFC.
De astronomen gebruikten een fenomeen dat bekend staat als het Sunyaev-Zeldovich-effect, waarbij fotonen in de kosmische microgolfachtergrond (CMB) interageren met elektronen in het hete gas dat de enorme sterrenstelselclusters doordringt. De fotonen halen energie uit deze interactie, die het signaal van de microgolfachtergrond vervormt in de richting van de clusters. De grootte van deze vervorming hangt af van de dichtheid en temperatuur van de hete elektronen en de fysieke grootte van het cluster. Met behulp van radiotelescopen om de vervorming van de microgolfachtergrond te meten en Chandra om de eigenschappen van het hete gas te meten, kan de fysieke grootte van het cluster worden bepaald. Uit deze fysieke grootte en een eenvoudige meting van de hoek die door het cluster wordt onderdrukt, kunnen de meetkundige regels worden gebruikt om de afstand ervan af te leiden. De Hubble-constante wordt bepaald door eerder gemeten clustersnelheden te delen door deze nieuw afgeleide afstanden.
Dit project werd verdedigd door Chandra's ontwerper van telescoopspiegels, Leon Van Speybroeck, die in 2002 overleed. De basis werd gelegd toen teamleden John Carlstrom (University of Chicago) en Marshall Joy zorgvuldige radiografische metingen van de vervormingen in de CMB-straling verkregen met behulp van radio telescopen op de Berkeley-Illinois-Maryland Array en het Caltech Owens Valley Radio Observatory. Om de precieze röntgeneigenschappen van het gas in deze verre clusters te meten, was een op de ruimte gebaseerde röntgentelescoop met de resolutie en gevoeligheid van Chandra nodig.
"Het was een van Leon's doelen om dit project te zien gebeuren en ik ben er erg trots op dat dit tot stand is gekomen", zei Chandra-projectwetenschapper Martin Weisskopf van MSFC.
De resultaten worden beschreven in een paper dat verschijnt in het nummer van 10 augustus van The Astrophysical Journal. MSFC beheert het Chandra-programma voor het directoraat Wetenschapsmissie van de dienst. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
