De vangst: we moeten wachten tot ongeveer 2037 op een antwoord
Deze cluster van sterrenstelsels, te zien in een afbeelding van een Hubble-telescoop, vervormt het licht van een sterrenstelsel ver daarachter in bogen (oranje).
Een meanderende tocht gemaakt door licht van een afgelegen supernova in het sterrenbeeld Cetus kan onderzoekers helpen vast te stellen hoe snel het universum uitdijt – in nog een paar decennia.
Ongeveer 10 miljard jaar geleden explodeerde een ster in een ver sterrenstelsel genaamd MRG-M0138. Een deel van het licht van die explosie ontmoette later een zwaartekrachtlens, een cluster van sterrenstelsels waarvan de zwaartekracht het licht op meerdere divergerende paden stuurde. In 2016 verscheen de supernova aan de aardse hemel als drie verschillende lichtpunten, die elk drie verschillende paden markeerden die het licht nam om hier te komen.
Nu voorspellen onderzoekers dat de supernova zal eind jaren 2030 weer verschijnen. De tijdvertraging – de langste ooit gezien vanuit een supernova met zwaartekrachtlens – zou een nauwkeurigere schatting kunnen geven van de afstand tot het gaststelsel van de supernova, meldt het team op 13 september in Natuurastronomie. En dat kan op zijn beurt astronomen in staat stellen schattingen van de Hubble-constante te verfijnen, de parameter die beschrijft hoe snel het universum uitdijt.
De oorspronkelijke drie lichtpunten verschenen in afbeeldingen van de Hubble-ruimtetelescoop. “Het was puur een ongeluk”, zegt astronoom Steve Rodney van de Universiteit van South Carolina in Columbia. Drie jaar later, toen Hubble het sterrenstelsel opnieuw waarnam, ontdekte astronoom Gabriel Brammer van de Universiteit van Kopenhagen dat alle drie de lichtpunten verdwenen waren, wat op een supernova duidt.
Door te berekenen hoe de zwaartekracht van de tussenliggende cluster het pad van de lichtstralen van de supernova verandert, voorspellen Rodney en zijn collega’s dat de supernova in 2037 opnieuw zal verschijnen, of het nu een paar jaar duurt. Rond die tijd kan Hubble in de atmosfeer opbranden, dus het team van Rodney noemt de supernova ‘SN Requiem’.
“Het is een requiem voor een stervende ster en een soort elegie voor de Hubble-ruimtetelescoop zelf”, zegt Rodney. Een vijfde lichtpunt, te zwak om te zien, kan ook rond 2042 arriveren, berekent het team.
De voorspelde vertraging van 21 jaar – van 2016 tot 2037 – is een record voor een supernova. Daarentegen heeft de eerste zwaartekrachtlens ooit gevonden – tweelingbeelden van een quasar gespot in 1979 – een vertraging van slechts 1,1 jaar (SN: 11/10/1979).
Niet iedereen is het eens met de voorspelling van Rodney. “Het is erg moeilijk om te voorspellen wat de vertraging zal zijn”, zegt Rudolph Schild, een astrofysicus aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, die als eerste de vertraging van de dubbele quasar heeft gemeten. De verdeling van donkere materie in de melkweg die de supernova huisvest en de cluster die het licht van de supernova splitst, is zo onzeker, zegt Schild, dat het volgende beeld van SN Requiem buiten de jaren zou kunnen komen die Rodney’s team heeft gespecificeerd.
Hoe dan ook, als het supernova-beeld verschijnt, “zou dat een fenomenaal nauwkeurige meting zijn” van de tijdvertraging, zegt Patrick Kelly, een astronoom aan de Universiteit van Minnesota in Minneapolis die niet betrokken was bij het nieuwe werk. Dat komt omdat de onzekerheid in de tijdvertraging klein zal zijn in vergelijking met de enorme lengte van de tijdvertraging zelf.
Die vertraging, in combinatie met een nauwkeurige beschrijving van hoe lichtstralen door de melkwegcluster weven, zou het debat over de Hubble-constante kunnen beïnvloeden. Numeriek is de Hubble-constante de snelheid die een verre melkweg van ons verwijdert gedeeld door de afstand tot die melkweg. Voor een gegeven melkwegstelsel met een bekende snelheid leidt een grotere geschatte afstand dus tot een lager getal voor de Hubble-constante.
Dit aantal stond ooit met een factor twee ter discussie. Tegenwoordig is het bereik veel kleiner, van 67 tot 73 kilometer per seconde per megaparsec. Maar die verspreiding laat nog steeds de leeftijd van het universum onzeker. De vaak genoemde leeftijd van 13,8 miljard jaar komt overeen met een Hubble-constante van 67,4. Maar als de Hubble-constante hoger is, zou het universum ongeveer een miljard jaar jonger kunnen zijn.
Hoe langer het duurt voordat SN Requiem weer verschijnt, hoe verder van de aarde het gastmelkwegstelsel is – wat een lagere Hubble-constante en een ouder universum betekent. Dus als het debat over de Hubble-constante aanhoudt tot in de jaren 2030, kan de exacte datum waarop de supernova weer tot leven komt, helpen om het geschil op te lossen en een fundamentele kosmologische parameter vast te stellen.
