Kalibrering af kosmiske milemarkører

Nyt arbejde fra Carnegie Supernova Project giver de bedste hidtil kalibreringer til brug af type Ia supernovaer til at måle kosmiske afstande, hvilket har implikationer for vores forståelse af, hvor hurtigt universet udvider sig, og hvilken rolle mørk energi kan spille for at drive denne proces. Anført af Carnegie-astronomen Chris Burns, holdets resultater offentliggøres i The Astrophysical Journal .

Type Ia supernovaer er fantastisk lyse stjernefænomener. De er voldsomme eksplosioner af en hvid dværg - den krystallinske rest af en stjerne, der har opbrugt sit nukleare brændstof - som er en del af et binært system med en anden stjerne.

Ud over at være spændende at observere i sig selv, type Ia-supernovaer er også et vigtigt værktøj, som astronomer bruger som en slags kosmisk milemarkør til at udlede himmellegemernes afstande.

Mens de præcise detaljer om eksplosionen stadig er ukendte, det menes, at de udløses, når den hvide dværg nærmer sig en kritisk masse, så lysstyrken af ​​fænomenet er forudsigelig ud fra eksplosionens energi. Forskellen mellem den forudsagte lysstyrke og lysstyrken observeret fra Jorden fortæller os afstanden til supernovaen.

Astronomer anvender disse præcise afstandsmålinger, sammen med den hastighed, hvormed deres værtsgalakser trækker sig tilbage, at bestemme den hastighed, hvormed universet udvider sig. Takket være lysets begrænsede hastighed, ikke kun kan vi måle, hvor hurtigt universet udvider sig lige nu, men ved at se længere og længere ud i rummet, vi ser længere tilbage i tiden og kan måle, hvor hurtigt universet udvidede sig i en fjern fortid. Dette førte til den forbløffende opdagelse i slutningen af ​​1990'erne, at universets udvidelse i øjeblikket accelererer på grund af den frastødende virkning af en mystisk "mørk" energi. Forbedring af afstandsestimaterne lavet ved hjælp af type Ia supernovaer vil hjælpe astronomer til bedre at forstå den rolle, som mørk energi spiller i denne kosmiske ekspansion.

"Begyndende med dens navnebror, Edwin Hubble, Carnegie-astronomer har en lang historie med at arbejde på Hubble-konstanten, inklusive vitale bidrag til vores forståelse af universets udvidelse lavet af Alan Sandage og Wendy Freedman, " sagde Observatories direktør John Mulchaey.

Imidlertid, hastigheden, hvormed lysstyrken af ​​type Ia supernovaeksplosioner forsvinder, er ikke ensartet. I 1993, Carnegie-astronomen Mark Phillips viste, at de eksplosioner, der tager længere tid at forsvinde, er iboende lysere end dem, der forsvinder hurtigt. Denne sammenhæng, som almindeligvis omtales som Phillips-relationen, tilladt en gruppe astronomer i Chile, inklusive Phillips og Texas A&M astronom Nicholas Suntzeff, at udvikle type Ia supernovaer til et præcist værktøj til at måle universets udvidelse.

At studere supernovaerne ved hjælp af den nær-infrarøde del af spektret var afgørende for dette fund. Lyset fra disse eksplosioner skal rejse gennem kosmisk støv for at nå vores teleskoper, og disse finkornede interstellare partikler skjuler lyset i den blå ende af spektret mere, end de gør lyset fra den røde ende af spektret på samme måde som røg fra en skovbrand får alt til at se rødere ud. Dette kan narre astronomer til at tro, at en supernova er længere væk, end den er. Men at arbejde i det infrarøde gør det muligt for astronomer at kigge tydeligere gennem dette støvede slør.

"Et af Carnegie Supernova-projektets primære mål har været at levere en pålidelig, prøve af supernovaer af høj kvalitet og pålidelige metoder til at udlede deres afstande, " sagde hovedforfatter Burns.

"Kvaliteten af ​​disse data giver os mulighed for bedre at korrigere vores målinger for at tage højde for den dæmpende effekt af kosmisk støv" tilføjede Mark Phillips, en astronom ved Carnegies Las Campanas-observatorium i Chile og en medforfatter på papiret.

Kalibreringen af ​​disse milemarkører er afgørende vigtig, fordi der er uoverensstemmelser mellem forskellige metoder til at bestemme universets ekspansionshastighed. Hubble-konstanten kan uafhængigt estimeres ved hjælp af skæret fra baggrundsstråling, der er tilbage fra Big Bang. Denne kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling er blevet målt med udsøgte detaljer af Planck-satellitten, og det giver astronomer et langsommere ekspanderende univers, end når det måles ved hjælp af type Ia supernovaer.

"Denne uoverensstemmelse kunne varsle ny fysik, men kun hvis det er ægte, Burns forklarede. vi har brug for, at vores type Ia supernovamålinger er så nøjagtige som muligt, men også at identificere og kvantificere alle fejlkilder."