Een nieuwe methode om grote astronomische afstanden te meten, biedt onderzoekers een kosmische meetlat om precies te bepalen hoe ver verre sterrenstelsels zijn. “We hebben een directe, geometrische afstand tot de melkweg gemeten, onafhankelijk van de complicaties en veronderstellingen die inherent zijn aan andere technieken. De meting benadrukt een waardevolle methode die kan worden gebruikt om de lokale expansiesnelheid van het heelal te bepalen, wat essentieel is in onze zoektocht om de aard van donkere energie te vinden, ”zei James Braatz van de National Radio Astronomy Observatory (NRAO), die sprak vandaag op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Pasadena, Californië.
Braatz en zijn collega's gebruikten de Very Long Baseline Array (VLBA) en Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) van de National Science Foundation en de Effelsberg Radiotelescoop van het Max Planck Institute for Radioastronomy (MPIfR) in Duitsland om te bepalen dat een sterrenstelsel genaamd UGC 3789 is 160 miljoen lichtjaar verwijderd van de aarde. Om dit te doen, maten ze nauwkeurig zowel de lineaire als de hoekige grootte van een schijf materiaal in een baan rond het centrale zwarte gat van de melkweg. Watermoleculen in de schijf fungeren als masers om radiogolven te versterken of te versterken, zoals lasers lichtgolven versterken.
De waarneming is een essentieel onderdeel van een grote inspanning om de expansiesnelheid van het heelal, bekend als de Hubble-constante, met een sterk verbeterde precisie te meten. Die inspanning, zeggen kosmologen, is de beste manier om mogelijke verklaringen voor de aard van donkere energie te beperken. "De nieuwe meting is belangrijk omdat het een geometrische techniek in één stap laat zien om afstanden tot sterrenstelsels ver genoeg te meten om de expansiesnelheid van het heelal af te leiden", aldus Braatz.
Dark Energy werd in 1998 ontdekt met de waarneming dat de uitdijing van het heelal versnelt. Het vormt 70 procent van de materie en energie in het universum, maar de aard ervan blijft onbekend. Het bepalen van de aard ervan is een van de belangrijkste problemen in de astrofysica.
"Het meten van precieze afstanden is een van de oudste problemen in de astronomie, en het toepassen van een relatief nieuwe radioastronomietechniek op dit oude probleem is van vitaal belang voor het oplossen van een van de grootste uitdagingen van de astrofysica van de 21e eeuw", zei teamlid Mark Reid van de Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
Het werk aan UGC 3789 volgt op een mijlpaalmeting gedaan met de VLBA in 1999, waarbij de afstand tot het sterrenstelsel NGC 4258 - 23 miljoen lichtjaar - rechtstreeks werd gemeten door waterstormers te observeren in een schijf van materiaal die om zijn centrale zwarte gat cirkelde. Die meting maakte verfijning mogelijk van andere, indirecte afstandmeettechnieken met variabele sterren als 'standaardkaarsen'.
De meting aan UGC 3789 voegt een nieuwe mijlpaal toe die zeven keer verder verwijderd is dan NGC 4258, die zelf te dichtbij is om de Hubble-constante direct te meten. De snelheid waarmee NGC 4258 zich terugtrekt van de Melkweg kan worden beïnvloed door lokale effecten. "UGC 3789 is ver genoeg dat de snelheid waarmee het zich van de Melkweg verwijdert meer indicatief is voor de uitdijing van het heelal", zei teamlid Elizabeth Humphreys van de CfA.
Na de prestatie met NGC 4258 gebruikten astronomen de zeer gevoelige GBT om te zoeken naar andere sterrenstelsels met vergelijkbare watermoleculemasers in schijven die rond hun centrale zwarte gaten draaien. Zodra kandidaten waren gevonden, gebruikten astronomen de VLBA en de GBT samen met de Effelsberg-telescoop om afbeeldingen van de schijven te maken en hun gedetailleerde rotatiestructuur te meten, nodig voor de afstandsmetingen. Deze inspanning vereist meerjarige observaties van elk sterrenstelsel. UGC 3789 is het eerste sterrenstelsel in het programma dat zo'n nauwkeurige afstand oplevert.
Teamlid Cheng-Yu Kuo van de Universiteit van Virginia presenteerde een afbeelding van de maser-schijf in NGC 6323, een sterrenstelsel dat nog verder verwijderd is dan UGC 3789. Dit is een stap in de richting van het gebruik van dit sterrenstelsel als een andere waardevolle kosmische mijlpaal. "Door de zeer hoge gevoeligheid van de telescopen kunnen dergelijke beelden van sterrenstelsels zelfs na 300 miljoen lichtjaar worden gemaakt", aldus Kuo.
Bron: AAS
