Er is een nieuwe speler in het grootste debat over kosmologie
Kortstondige uitbarstingen van radiogolven vanuit de verre ruimte, mogelijk afkomstig van uitbarstingen op magnetische sterren (een geïllustreerd), worden nu gebruikt om de uitdijing van het universum te meten.
Astronomen debatteren al bijna een eeuw over de snelheid waarmee het universum zich uitbreidt. Een nieuwe, onafhankelijke methode om dat percentage te meten, zou kunnen helpen bij het uitbrengen van de doorslaggevende stem.
Voor het eerst berekenden astronomen de Hubble-constante – de snelheid waarmee het universum uitdijt – op basis van waarnemingen van kosmische flitsen die snelle radioflitsen of FRB’s worden genoemd. Terwijl de resultaten zijn voorlopig en de onzekerheden zijn groot, zou de techniek kunnen uitgroeien tot een krachtig hulpmiddel om de ongrijpbare Hubble-constante vast te spijkeren, rapporteren onderzoekers op 12 april op arXiv.org.
Als de onzekerheden in de nieuwe methode uiteindelijk kunnen worden verminderd, zou dit kunnen helpen bij het oplossen van het al lang bestaande debat dat ons begrip van de fysica van het universum op het spel zet (SN: 30-7-19).
“Ik zie grote beloften in deze meting in de toekomst, vooral met het groeiende aantal gedetecteerde herhaalde FRB’s”, zegt Stanford University-astronoom Simon Birrer, die niet betrokken was bij het nieuwe werk.
Astronomen meten de Hubble-constante doorgaans op twee manieren. Men gebruikt de kosmische microgolfachtergrond, het licht dat kort na de oerknal vrijkomt in het verre heelal. De andere gebruikt supernova’s en andere sterren in het nabije universum. Deze benaderingen zijn het momenteel enkele procenten oneens. De nieuwe waarde van FRB’s komt binnen met een uitbreidingssnelheid van ongeveer 62,3 kilometer per seconde voor elke megaparsec (ongeveer 3,3 miljoen lichtjaar). Hoewel het lager is dan de andere methoden, ligt het voorlopig dichter bij de waarde van de kosmische microgolfachtergrond of CMB.
“Onze gegevens komen een beetje meer overeen met de CMB-kant van de dingen in vergelijking met de supernova-kant, maar de foutbalk is erg groot, dus je kunt niet echt iets zeggen”, zegt Steffen Hagstotz, een astronoom aan de Universiteit van Stockholm. Desalniettemin zegt hij: “Ik denk dat snelle radio-bursts het potentieel hebben om net zo nauwkeurig te zijn als de andere methoden.”
Niemand weet precies wat FRB’s veroorzaakt, hoewel uitbarstingen van zeer magnetische neutronensterren een mogelijke verklaring zijn (SN: 6/4/20). Gedurende de paar milliseconden waarin FRB’s radiogolven uitstralen, maakt hun extreme helderheid ze zichtbaar over grote kosmische afstanden, waardoor astronomen de ruimte tussen sterrenstelsels kunnen onderzoeken (SN: 27/05/20).
Terwijl een FRB-signaal door de stof- en gasscheidende sterrenstelsels reist, wordt het op een voorspelbare manier verspreid, waardoor sommige frequenties iets later aankomen dan andere. Hoe verder weg de FRB, hoe meer het signaal wordt verspreid. Met behulp van metingen van deze spreiding schatten Hagstotz en collega’s de afstanden op negen FRB’s. Door die afstanden te vergelijken met de snelheden waarmee de gaststelsels van de FRB’s zich van de aarde terugtrekken, berekende het team de Hubble-constante.
De grootste fout in de nieuwe methode komt doordat het niet precies weet hoe het FRB-signaal zich verspreidt wanneer het zijn eigen melkwegstelsel verlaat voordat het de intergalactische ruimte binnengaat, waar het gas- en stofgehalte beter wordt begrepen. Met een paar honderd FRB’s schat het team dat het de onzekerheden zou kunnen verminderen en de nauwkeurigheid van andere methoden, zoals supernova’s, zou kunnen evenaren.
“Het is een eerste meting, dus niet zo verwonderlijk dat de huidige resultaten niet zo beperkend zijn als andere, meer gerijpte sondes”, zegt Birrer.
Mogelijk komen er binnenkort nieuwe FRB-gegevens beschikbaar. Er komen veel nieuwe radio-observatoria online en grotere onderzoeken, zoals voorgesteld voor de Square Kilometre Array, kunnen elke nacht tienduizenden FRB’s ontdekken. Hagstotz verwacht dat er in de komende twee jaar voldoende FRB’s met afstandsschattingen zullen zijn om de Hubble-constante nauwkeurig te bepalen. Dergelijke FRB-gegevens kunnen astronomen ook helpen begrijpen wat de heldere uitbarstingen veroorzaakt.
“Ik ben erg enthousiast over de nieuwe mogelijkheden die we binnenkort zullen hebben”, zegt Hagstotz. “Het is echt net begonnen.”
