Hoeveel licht werpt een supernova op de geschiedenis van het universum?

Nieuw onderzoek door kosmologen van de University of Chicago en Wayne State University bevestigt de nauwkeurigheid van Type Ia-supernova's bij het meten van het tempo waarmee het universum uitdijt. De bevindingen ondersteunen een wijdverbreide theorie dat de uitdijing van het universum versnelt en een dergelijke versnelling is toe te schrijven aan een mysterieuze kracht die bekend staat als donkere energie. De bevindingen weerspreken recente krantenkoppen dat Type Ia supernova niet kan worden vertrouwd om de uitdijing van het heelal te meten.

Het gebruik van licht van een exploderende ster zo helder als hele sterrenstelsels om kosmische afstanden te bepalen, leidde in 2011 tot de Nobelprijs voor de natuurkunde. De methode is gebaseerd op de veronderstelling dat, als gloeilampen met een bekend wattage, alle Type Ia supernova's worden verondersteld bijna dezelfde maximale helderheid te hebben wanneer ze exploderen. Door een dergelijke consistentie kunnen ze worden gebruikt als bakens om de hemel te meten. Hoe zwakker het licht, hoe verder weg de ster. Maar de methode is de afgelopen jaren op de proef gesteld vanwege bevindingen dat het licht van Type Ia-supernova's inconsistenter lijkt dan verwacht.

"De gegevens die we hebben onderzocht, houden inderdaad stand tegen deze beweringen over de ondergang van Type Ia-supernova's als een hulpmiddel voor het meten van het universum, " zei Daniël Scolnic, een postdoctoraal wetenschapper aan het Kavli Institute for Cosmological Physics van UChicago en co-auteur van het nieuwe onderzoek gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . "We moeten ons niet laten overtuigen door deze andere beweringen, alleen maar omdat ze veel aandacht kregen, hoewel het belangrijk is om onze fundamentele veronderstellingen in vraag te blijven stellen en te versterken."

Een van de laatste kritieken op type Ia-supernova's voor metingen concludeerde dat de helderheid van deze supernova's in twee verschillende subklassen lijkt te zijn, wat tot problemen kan leiden bij het meten van afstanden. In het nieuwe onderzoek onder leiding van David Cinabro, een professor aan Wayne State, scolnisch, Rick Kessler, een senior onderzoeker aan het Kavli Instituut, en anderen, ze vonden geen bewijs van twee subklassen van Type Ia-supernova's in gegevens die werden onderzocht door de Sloan Digital Sky Survey Supernovae Search en Supernova Legacy Survey. De recente artikelen die de effectiviteit van Type Ia-supernova's voor metingen ter discussie stelden, maakten gebruik van verschillende datasets.

Een tweede punt van kritiek was de manier waarop Type Ia-supernova's worden geanalyseerd. Toen wetenschappers ontdekten dat verre Type Ia-supernova's zwakker waren dan verwacht, ze concludeerden dat het universum in een steeds sneller tempo uitdijt. Die versnelling wordt verklaard door donkere energie, waarvan wetenschappers schatten dat het 70 procent van het universum uitmaakt. De raadselachtige kracht trekt materie uit elkaar, voorkomen dat de zwaartekracht de uitdijing van het heelal vertraagt.

Toch is een stof die 70 procent van het heelal uitmaakt, maar onbekend blijft, frustrerend voor een aantal kosmologen. Het resultaat was een herevaluatie van de wiskundige hulpmiddelen die werden gebruikt om supernova's te analyseren, die in 2015 aandacht kregen door te stellen dat Type Ia-supernova's in de eerste plaats niet eens aantonen dat donkere energie bestaat.

Scolnic en collega Adam Riess, die in 2011 de Nobelprijzen won voor de ontdekking van het versnellende heelal, schreef een artikel voor Scientific American 26 oktober, 2016, de beweringen weerleggen. Ze toonden aan dat zelfs als de wiskundige hulpmiddelen om Type Ia-supernova's te analyseren "verkeerd worden gebruikt, " er is nog 99,7 procent kans dat het heelal versnelt.

De nieuwe bevindingen zijn geruststellend voor onderzoekers die Type Ia-supernova's gebruiken om een ​​steeds nauwkeuriger begrip te krijgen van donkere energie, zei Joshua A. Frieman, senior medewerker van het Fermi National Accelerator Laboratory die niet betrokken was bij het onderzoek.

"De impact van dit werk zal zijn om ons vertrouwen te versterken in het gebruik van Type Ia-supernova's als kosmologische sondes, " hij zei.