Ein Team von Astronomen hat es geschafft, die Entfernungsmessung zu unserer nächsten Nachbargalaxie zu verbessern und dabei eine astronomische Berechnung zu verfeinern, mit deren Hilfe die Expansion des Universums gemessen werden kann.
Die Hubble-Konstante ist eine grundlegende Größe, die die aktuelle Geschwindigkeit misst, mit der sich unser Universum ausdehnt. Es ist nach dem Carnegie-Astronomen Edwin P. Hubble aus dem 20. Jahrhundert benannt, der die Welt in Erstaunen versetzte, als er entdeckte, dass unser Universum seit seiner Gründung kontinuierlich gewachsen ist. Die Bestimmung der Hubble-Konstante (ein direktes Maß für die Geschwindigkeit dieser kontinuierlichen Expansion) ist entscheidend, um das Alter und die Größe unseres Universums zu bestimmen. Eine der größten Unsicherheiten bei früheren Messungen der Hubble-Konstante ist die Entfernung zur Großen Magellanschen Wolke (Large Magellanic Cloud, LMC), unserer nächsten Nachbargalaxie, die unsere eigene Milchstraße umkreist.
Wasserstoff in der LMC. Die nur 180.000 Lichtjahre entfernte LMC ist in diesem sehr tiefen 4-Rahmen-Mosaik aus Teleskopbildern mit dem Aussehen einer noch jungen Spiralgalaxie zu sehen. Bildnachweis: Marco Lorenzi (Star Echoes)
Astronomen untersuchen die Größe des Universums, indem sie zunächst die Entfernungen zu nahegelegenen Objekten messen (zum Beispiel Cepheid Variable Stars, die von Wendy Freedman, der Direktorin der Carnegie Observatories, und ihren Mitarbeitern untersucht wurden) und dann Beobachtungen dieser Objekte in weiter entfernten Galaxien verwenden Entfernungen im Universum immer weiter festhalten. Diese Kette ist jedoch nur so genau wie ihr schwächstes Glied. Bisher war es schwer, einen genauen Abstand zum LMC zu finden. Da Sterne in dieser Galaxie verwendet werden, um die Entfernungsskala für weiter entfernte Galaxien festzulegen, ist eine genaue Entfernung von entscheidender Bedeutung.
"Da die LMC in der Nähe ist und eine erhebliche Anzahl verschiedener Sternentfernungsindikatoren enthält, wurden im Laufe der Jahre Hunderte von Entfernungsmessungen mit ihr aufgezeichnet", sagte Thompson. "Leider weisen fast alle Bestimmungen systemische Fehler auf, wobei jede Methode ihre eigenen Unsicherheiten aufweist."
Die internationale Zusammenarbeit ermittelte die Entfernung zur Großen Magellanschen Wolke durch Beobachtung seltener enger Sternpaare, die als verdunkelnde Binärdateien bekannt sind. Diese Paare sind durch die Schwerkraft aneinander gebunden, und wenn sie einmal pro Umlaufbahn von der Erde aus gesehen werden, sinkt die Gesamthelligkeit des Systems, wenn jede Komponente ihren Begleiter verdunkelt. Indem Sie diese Helligkeitsänderungen sehr genau verfolgen und auch die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne messen, können Sie herausfinden, wie groß die Sterne sind, wie massereich sie sind und andere Informationen über ihre Umlaufbahnen. Wenn dies mit sorgfältigen Messungen der scheinbaren Helligkeit kombiniert wird, können bemerkenswert genaue Abstände bestimmt werden.
Diese Methode wurde bereits bei Messungen an der LMC verwendet, jedoch mit heißen Sternen. Daher mussten bestimmte Annahmen getroffen werden und die Entfernungen waren nicht so genau wie gewünscht. In dieser neuen Arbeit, die von Grzegorz Pietrzynski von der Universidad de Concepcion in Chile und dem Warschauer Universitätsobservatorium in Polen geleitet wurde, wurden 16-jährige Beobachtungen verwendet, um eine Stichprobe von Doppelsternen mit mittlerer Masse und extrem langen Umlaufzeiten zu identifizieren, die sich perfekt für präzise und präzise Messungen eignen genaue Entfernungen.
Das Team beobachtete acht dieser binären Systeme über einen Zeitraum von acht Jahren und sammelte Daten am Las Campanas Observatory und am European Southern Observatory. Die unter Verwendung dieser acht Binärsterne berechnete LMC-Entfernung ist rein empirisch, ohne auf Modellierungen oder theoretischen Vorhersagen zu beruhen. Das Team verfeinerte die Unsicherheit im Abstand zum LMC auf 2,2 Prozent. Diese neue Messung kann verwendet werden, um die Unsicherheit bei der Berechnung der Hubble-Konstante auf 3 Prozent zu senken, mit der Aussicht, diese in einigen Jahren auf 2 Prozent zu verbessern, wenn die Stichprobe der Binärsterne erhöht wird.
Über die Carnegie Institution for Science