Nieuw werk van het Carnegie Supernova Project biedt de beste kalibraties tot nu toe voor het gebruik van type Ia-supernova's om kosmische afstanden te meten, wat implicaties heeft voor ons begrip van hoe snel het universum uitdijt en de rol die donkere energie kan spelen bij het aansturen van dit proces. Onder leiding van Carnegie-astronoom Chris Burns, de bevindingen van het team zijn gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

Type Ia-supernova's zijn fantastisch heldere stellaire verschijnselen. Het zijn gewelddadige explosies van een witte dwerg - het kristallijne overblijfsel van een ster die zijn nucleaire brandstof heeft opgebruikt - die deel uitmaakt van een dubbelstersysteem met een andere ster.

Behalve dat ze op zichzelf al opwindend zijn om te observeren, type Ia-supernova's zijn ook een essentieel hulpmiddel dat astronomen gebruiken als een soort kosmische mijlmarkering om de afstanden van hemellichamen af ​​​​te leiden.

Hoewel de precieze details van de explosie nog onbekend zijn, er wordt aangenomen dat ze worden geactiveerd wanneer de witte dwerg een kritieke massa nadert, dus de helderheid van het fenomeen is voorspelbaar uit de energie van de explosie. Het verschil tussen de voorspelde helderheid en de vanaf de aarde waargenomen helderheid vertelt ons de afstand tot de supernova.

Astronomen gebruiken deze nauwkeurige afstandsmetingen, samen met de snelheid waarmee hun gaststelsels zich terugtrekken, om de snelheid te bepalen waarmee het heelal uitdijt. Dankzij de eindige lichtsnelheid we kunnen niet alleen meten hoe snel het heelal op dit moment uitdijt, maar door steeds verder de ruimte in te kijken, we kijken verder terug in de tijd en kunnen meten hoe snel het heelal in het verre verleden uitdijde. Dit leidde eind jaren negentig tot de verbazingwekkende ontdekking dat de uitdijing van het universum momenteel versnelt als gevolg van het afstotende effect van een mysterieuze "donkere" energie. Het verbeteren van de afstandsschattingen die zijn gemaakt met behulp van type Ia-supernova's, zal astronomen helpen de rol die donkere energie speelt in deze kosmische expansie beter te begrijpen.

"Te beginnen met zijn naamgenoot, Edwin Hubble, Carnegie-astronomen hebben een lange geschiedenis van het werken aan de Hubble-constante, inclusief essentiële bijdragen aan ons begrip van de uitdijing van het universum, gemaakt door Alan Sandage en Wendy Freedman, ", zei de directeur van de observatoria, John Mulchaey.

Echter, de snelheid waarmee de helderheid van type Ia supernova-explosies vervagen is niet uniform. In 1993, Carnegie-astronoom Mark Phillips toonde aan dat de explosies die er langer over doen om te vervagen, intrinsiek helderder zijn dan de explosies die snel vervagen. Deze correlatie, die gewoonlijk de Phillips-relatie wordt genoemd, stond een groep astronomen in Chili toe, waaronder Philips en Texas A&M astronoom Nicholas Suntzeff, om type Ia-supernova's te ontwikkelen tot een nauwkeurig instrument om de uitdijing van het heelal te meten.

Het bestuderen van de supernova's met behulp van het nabij-infrarode deel van het spectrum was cruciaal voor deze bevinding. Het licht van deze explosies moet door kosmisch stof reizen om onze telescopen te bereiken, en deze fijnkorrelige interstellaire deeltjes verduisteren het licht aan het blauwe uiteinde van het spectrum meer dan licht van het rode uiteinde van het spectrum, op dezelfde manier als rook van een bosbrand alles roder doet lijken. Dit kan astronomen doen denken dat een supernova verder weg is dan hij is. Maar door in het infrarood te werken, kunnen astronomen duidelijker door deze stoffige sluier heen kijken.

"Een van de primaire doelen van het Carnegie Supernova Project was om een ​​betrouwbare, hoogwaardig monster van supernova's en betrouwbare methoden om hun afstanden af ​​te leiden, ", aldus hoofdauteur Burns.

"De kwaliteit van deze gegevens stelt ons in staat onze metingen beter te corrigeren om rekening te houden met het dimmende effect van kosmisch stof", voegt Mark Phillips toe, een astronoom bij Carnegie's Las Campanas Observatorium in Chili en een co-auteur van het papier.

De kalibratie van deze mijlmarkeringen is van cruciaal belang, omdat er onenigheid bestaat tussen verschillende methoden om de uitdijingssnelheid van het heelal te bepalen. De Hubble-constante kan onafhankelijk worden geschat met behulp van de gloed van achtergrondstraling die is overgebleven van de oerknal. Deze kosmische microgolfachtergrondstraling is tot in de kleinste details gemeten door de Planck-satelliet, en het geeft astronomen een langzamer uitdijend heelal dan gemeten met supernova's van het type Ia.

"Deze discrepantie zou nieuwe fysica kunnen inluiden, maar alleen als het echt is, ' legde Burns uit. 'Dus, we hebben onze type Ia supernova-metingen nodig om zo nauwkeurig mogelijk te zijn, maar ook om alle bronnen van fouten te identificeren en te kwantificeren."