Przejdź do treści

Świecące jasno przez wieki - supernowe typu Ia

SN 1994D, wykryta na brzegu galaktyki NGC 4526, jest przykładem supernowej typu Ia.

Dokładne pomiary odległości mają w astronomii kluczowe znaczenie. Supernowa typu Ia jest jednym z niewielu obiektów, którym możemy ufać przy pomiarach odległości, ponieważ mają stały pik jasności. Ale czy jasność takiej supernowej może się znacznie zmienić w zależności od właściwości jej macierzystej galaktyki? Co to oznacza dla naszego rozumienia ciemnej energii?

Latarnie morskie w odległym Wszechświecie
Supernowe typu Ia to tak zwane świece standardowe – wiemy, jaka jest ich jasność na określonej odległości, a kiedy obserwujemy te supernowe w odległych galaktykach, możemy ekstrapolować, aby określić, jak daleko są te galaktyki. Podobnie jak latarnie morskie, im słabsza jest supernowa typu Ia – tym jest odleglejsza.

Dokładne pomiary odległości stanowią kręgosłup astronomii, a supernowe typu Ia są szczególnie cenne, ponieważ pozwalają nam mierzyć bardzo duże odległości będące poza zasięgiem innych świec standardowych. Jednak właściwości supernowych typu Ia były i są określane empirycznie, więc błędne założenie o supernowej może spowodować błędne obliczenia w dalszej części.

Odległości do supernowych typu Ia odgrywają rolę w dość sporej części astronomii: pomiary stałej Hubble’a. Wartość stałej Hubble’a jest mierzona na jeden z dwóch sposobów: za pomocą kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła (CMB) oraz za pomocą supernowych typu Ia i gwiazd zmiennych zwanych Cefeidami – wykorzystywanych do pomiaru odległości i prędkości odległych galaktyk. Jednak wartość mierzona za pomocą supernowych jest znacznie większa niż wartość zmierzona za pomocą CMB – i sugeruje obecność ciemnej energii, tajemniczej energii, która przyspiesza ekspansję Wszechświata.

Ostatnio wysunięto hipotezę, że pomiar oparty o supernowe jest stronniczy z powodu przeoczonego związku między pikami jasności supernowych typu Ia a wiekiem ich galaktyk macierzystych. Uwzględnienie tej zależności jasność – wiek, jeżeli się utrzyma, może wyeliminować wymaganie ciemnej materii i zmniejszyć rozbieżność między dwoma pomiarami stałej Hubble’a. Jednak nowe badanie prowadzone przez Benjamina Rose'a (Space Telescope Science Institute) teraz obala tę proponowaną zależność.

Przykładowe korekty
Rose i jego współpracownicy rozpoczęli analizę od zbadania próbki 34 supernowych typu Ia, które wykorzystano do stwierdzenia możliwej relacji jasności do wieku. Autorzy stwierdzili, że 10 supernowych w tej próbce nie spełnia co najmniej jednej z redukcji jakości zwykle stosowanych w badaniach kosmologicznych. Uwzględniają supernowe, które nie były obserwowane przed ich szczytową jasnością i w ogóle jest brak obserwacji.

Rose i współpracownicy twierdzą również, że wcześniejsze badanie nie uwzględniało poprawnie błędu odległości supernowych typu Ia. Po uwzględnieniu tych błędów i dokonaniu redukcji jakości w próbce supernowych, stosunek jasności do wieku wydaje się nieistotny dla pomiarów stałej Hubble’a.

Zespół próbował ustalić relację jasności do wieku przy użyciu większej, solidnej próbki 254 supernowych typu Ia. Nie znaleźli wystarczającej zależności, która sugerowała by, że odległości do supernowych zostały niedoszacowane – dlatego nie powinno być żadnych zmian w pomiarze stałej Hubble’a opartym na supernowych.

Chociaż ta szczególna zależność mogła się nie powtarzać, Rose i jego współpracownicy zgadzają się, że właściwości supernowych typu Ia muszą być ograniczone w jak największym stopniu, aby można było wykonać wiarygodne pomiary odległości. Na razie jednak wygląda na to, że ciemna energia może tu zostać.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Shining Bright Through the Ages

Evidence for Cosmic Acceleration Is Robust to Observed Correlations between Type Ia Supernova Luminosity and Stellar Age

Źródło: AAS

Na ilustracji: SN 1994D (lewy dolny róg), wykryta na brzegu galaktyki NGC 4526, jest przykładem supernowej typu Ia. Źródło: NASA/ESA/The Hubble Key Project Team/The High-Z Supernova Search Team