Artist ‘ s impression of the explosion and burst of gravitatiegolven exhibitation when a pair of superdense neutronensterren botsen. Nieuwe waarnemingen met radiotelescopen tonen aan dat dergelijke gebeurtenissen kunnen worden gebruikt om de uitdijingssnelheid van het heelal te meten. Credit: NRAO/AUI/NSF

hoe snel zet het universum uit? We weten het niet zeker.

astronomen bestuderen kosmische expansie door de Hubbleconstante te meten. Ze hebben deze constante op verschillende manieren gemeten, maar sommige van hun resultaten zijn het niet met elkaar eens. Deze onenigheid, of spanning, in de Hubble constante is een groeiende controverse in de astronomie. Maar nieuwe waarnemingen van botsende neutronensterren kunnen een oplossing bieden.Neem deel aan onze gastheer Melissa Hoffman van het National Radio Astronomy Observatory terwijl ze uitlegt hoe astronomen radioastronomie en gravitatiegolven gebruiken om dit kosmische mysterie te beantwoorden.astronomen met behulp van radiotelescopen van de National Science Foundation (NSF) hebben aangetoond hoe een combinatie van gravitatiegolf-en radiotelescopen, samen met theoretische modellering, de fusie van paren neutronensterren kan veranderen in een “kosmische heerser” die in staat is de expansie van het heelal te meten en een openstaande vraag over de snelheid ervan op te lossen.de astronomen gebruikten de Very Long Baseline Array (VLBA) van de NSF, de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en de Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) om de nasleep van de botsing van twee neutronensterren te bestuderen die gravitatiegolven produceerden die in 2017 werden gedetecteerd. Deze gebeurtenis bood een nieuwe manier om de uitdijingssnelheid van het heelal te meten, door wetenschappers bekend als de Hubble-constante. De uitdijingssnelheid van het universum kan worden gebruikt om zijn grootte en leeftijd te bepalen, evenals dienen als een essentieel instrument voor het interpreteren van observaties van objecten elders in het universum.

Radio-waarnemingen van een jet van materiaal uitgeworpen in de nasleep van de neutron-ster fusie waren de sleutel om waarmee astronomen het bepalen van de oriëntatie van het baanvlak van de sterren voor hun concentratie, en dus de “helderheid” van de gravitationele golven in de richting van de Aarde. Dit kan van dergelijke gebeurtenissen een belangrijk nieuw instrument maken om de uitdijingssnelheid van het universum te meten. Krediet: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

twee toonaangevende methoden voor het bepalen van de Hubble-constante gebruiken de kenmerken van de kosmische Microgolfachtergrond, de reststraling van de Big Bang, of een specifiek type supernova-explosies, Type Ia genaamd, in het Verre universum. Deze twee methoden geven echter verschillende resultaten.”de neutronensterrenfusie geeft ons een nieuwe manier om de Hubbleconstante te meten en hopelijk het probleem op te lossen”, zei Kunal Mooley, van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) en Caltech.

de techniek is vergelijkbaar met die van de supernova-explosies. Men denkt dat alle type Ia supernova-explosies een intrinsieke helderheid hebben die kan worden berekend op basis van de snelheid waarmee ze oplichten en dan vervagen. Het meten van de helderheid gezien vanaf de aarde vertelt dan de afstand tot de supernova explosie. Het meten van de dopplerverschuiving van het licht van het sterrenstelsel van de Supernova geeft de snelheid aan waarmee het sterrenstelsel zich terugtrekt van de aarde. De snelheid gedeeld door de afstand levert de Hubble-constante op. Om een nauwkeurig cijfer te krijgen, moeten veel van dergelijke metingen op verschillende afstanden worden uitgevoerd.

wanneer twee massieve neutronensterren botsen, produceren ze een explosie en een uitbarsting van gravitatiegolven. De vorm van het gravitatiegolfsignaal vertelt wetenschappers hoe “helder” die uitbarsting van gravitatiegolven was. Het meten van de” helderheid ” of intensiteit van de gravitatiegolven zoals ontvangen op aarde kan de afstand opleveren.

” Dit is een volledig onafhankelijk meetmiddel waarvan we hopen dat het kan verduidelijken wat de ware waarde van de Hubble-constante is, ” zei Mooley.

Er is echter een twist. De intensiteit van de gravitatiegolven varieert met hun oriëntatie ten opzichte van het baanvlak van de twee neutronensterren. De gravitatiegolven zijn sterker in de richting loodrecht op het baanvlak, en zwakker als het baanvlak is Rand-op gezien vanaf de aarde.”om de gravitatiegolven te gebruiken om de afstand te meten, moesten we die oriëntatie weten”, zei Adam Deller, van de Swinburne University of Technology in Australië.gedurende een periode van maanden gebruikten de astronomen de radiotelescopen om de beweging te meten van een supersnelle straal materiaal die door de explosie werd uitgestoten. “We gebruikten deze metingen samen met gedetailleerde hydrodynamische simulaties om de oriëntatie hoek te bepalen, waardoor het gebruik van de gravitatiegolven om de afstand te bepalen,” zei Ehud Nakar van de Universiteit van Tel Aviv.

Deze enkele meting, van een gebeurtenis op ongeveer 130 miljoen lichtjaar van de aarde, is nog niet voldoende om de onzekerheid op te lossen, zeiden de wetenschappers, maar de techniek kan nu worden toegepast op toekomstige neutronensterrenfusies die met gravitatiegolven worden gedetecteerd.

” we denken dat 15 meer van dergelijke gebeurtenissen die kunnen worden waargenomen met gravitatiegolven en in detail met radiotelescopen, in staat zijn om het probleem op te lossen,” zei Kenta Hotokezaka, van Princeton University. “Dit zou een belangrijke vooruitgang in ons begrip van een van de belangrijkste aspecten van het universum,” voegde hij eraan toe.het internationale wetenschappelijke team onder leiding van Hotokezaka rapporteert zijn resultaten in het tijdschrift Nature Astronomy.referentie: “A Hubble constant measurement from superluminal motion of the jet in GW170817” door K. Hotokezaka, E. Nakar, O. Gottlieb, S. Nissanke, K. Masuda, G. Hallinan, K. P. Mooley and A. T. Deller, 8 July 2019, Nature Astronomy.DOI: 10.1038 / s41550-019-0820-1 het National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation, beheerd door Associated Universities, Inc.