Je leest:

Afstandsdiscussie Plejaden laait op

Afstandsdiscussie Plejaden laait op

Auteur: | 10 september 2014

Al jaren ruziën astronomen over de afstand naar de sterrenhoop Plejaden. Amerikaanse wetenschappers zeggen nu dat ze de afstand met radiotelescopen met een grotere precisie dan ooit tevoren hebben gemeten. De sterren bevinden zich op 443 lichtjaar en dat is zo’n 50 lichtjaar verder dan wat een Europese satelliet bepaalde. De discussie laait weer op.

De Plejaden, de helderste sterren zijn in de winter met het blote oog zichtbaar.
NOAO/AURA/NSF

De onderzoekers van de University of California in San Diego en het National Radio Astronomy Observatory gebruikten een wereldwijd netwerk van radiotelescopen om één effectieve radiotelescoop te creëren met een diameter van ongeveer de aarde. Daarmee konden ze nauwkeurige metingen doen aan een van de meest onderzochte sterrenhopen die er zijn: de Plejaden, ook bekend als het Zevengesternte.

Deze sterrenhoop is een verzameling van in totaal een paar duizend sterren die door de onderlinge zwaartekracht bij elkaar worden gehouden. Juist de aanwezigheid van veel relatief jonge sterren maakt de Plejaden interessant. Carl Melis, de hoofdauteur van het in Science gepubliceerde artikel zegt: “Dit is een verzameling van duizenden sterren die aan het begin van hun leven staan. Onze modellen die voorspellen hoe jonge sterren eruit zouden moeten zien kunnen direct getest worden met observaties van de Plejaden.”

Onder andere de Effelsberg-radiotelescoop in Duitsland werd gebruikt voor het onderzoek.
Paul Jansen

Belangrijke in dat onderzoek is de (intrinsieke) lichtsterkte van de ster, dus hoe fel zij schijnt. Maar om dat goed te kunnen bepalen moet de afstand tot de ster nauwkeurig bekend zijn.

De verschillende radiotelescopen op onder andere op Hawaii, Puerto Rico en in Duitsland namen de Plejaden onder de loep. Uiteindelijk vonden de Amerikanen een afstand van 444 lichtjaar met een onzekerheid van vier lichtjaar. Dat is 52 lichtjaar verder dan de Europese Hipparcos-satelliet begin jaren 90 bepaalde: 392 lichtjaar.

Hipparcos was een missie van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en werd in 1989 gelanceerd. Tot 1993 draaide de satelliet met de aarde om de zon en bepaalde de positie van 118.000 sterren aan de hemel. Van een flink deel van die sterren kon ook de afstand worden bepaald.

Al in de jaren negentig ontstond de discussie tussen astronomen. Tot de bekendmaking van de gegevens van Hipparcos in 1997 was de consensus dat de sterrenhoop op ongeveer 430 lichtjaar van de aarde staat. De Europese satelliet gaf aanwijzingen voor een kleinere afstand. Maar met die afstand werd het moeilijk om de helderheid van de Plejaden te verklaren, die zou volgens veel astronomen veel helderder moeten zijn op zo’n kleine afstand. Een oplossing werd niet gevonden.

Het lastige van afstand

De afstand tot een ster bepalen is moeilijk. Een verre en heldere ster schijnt namelijk even fel als een nabije ster die zwak is. De truc is het doen van een zogenoemde parallaxmeting.

“Om zo’n meting te doen bekijken we sterren vanaf twee zo ver mogelijk van elkaar gelegen waarneempunten”, zegt Rudolf Le Poole van de Sterrewacht Leiden en die als wetenschapper betrokken was bij Hipparcos. “Sterren die dichtbij genoeg staan, laten vanaf die twee punten een kleine verspringing zien ten opzichte van objecten die zich nog veel verder bevinden. Overigens is ‘verspringing’ een luxe term, we hebben het over een klein rothoekje. Afstand bepalen is echt het moeilijkste wat er is in de sterrenkunde.”

Een parallaxmeting, vergroot voor meer uitleg. Het principe van een parallaxmeting is te testen door om beurten met verschillende ogen naar je uitgestrekte arm te kijken. Hierbij zal de arm steeds een klein beetje verspringen.
Alexandra Angelich/NRAO/AUI/NSF

Voor een parallaxmeting hebben astronomen ten eerste een telescoop nodig die de hoeken tussen twee sterren met grote precisie kan bepalen. Daarnaast moet deze telescoop vanaf twee plaatsen naar de sterren kijken. Astronomen gebruiken een truc, namelijk de omloop van de aarde om de zon. Na een half jaar bevindt onze planeet zich steeds aan de ‘andere’ kant van de zon, een afstand van ruwweg 300 miljoen kilometer. Dat is zo ver dat voor de meest nabije sterren een minuscule verplaatsing aan de nachthemel zichtbaar is.

Melis en collega’s keken naar de hoeken die de vijf helderste sterren van de Plejaden over een periode van anderhalf jaar maakten met een quasar op de achtergrond. Quasars zijn heldere kernen van sterrenstelsels die op miljarden lichtjaren afstand zichtbaar zijn. “Quasars staan zo ver weg dat ze eigenlijk niet bewegen door parallax, althans dat is niet te meten. In het geval dat je de parallax van een nabije ster bepaalt aan de hand van een verdere ster dan zul je moeten corrigeren voor de parallax van die verdere ster.”

“We kunnen met onze methode overigens alleen sterren waarnemen die ook in het radiospectrum goed zichtbaar zijn, dat is helaas niet voor alle sterren het geval”, laat Melis weten.

Gaia onder vuur

Melis en collega’s spreken in het Science-artikel over fouten die Hipparcos zou hebben gemaakt en die een te kleine afstand zouden hebben opgeleverd. Ze wijzen daarin ook op het feit dat metingen die vóór Hipparcos werden gedaan min of meer in overeenstemming zijn met hun eigen metingen.

Le Poole moet daar niets van weten. Hij zegt dat hij denkt dat Melis en collega’s niet hebben begrepen hoe de metingen van Hipparcos precies werken. “Om dit te beweren moet je begrijpen hoe Hipparcos precies werkt en laten zien waar wij fouten hebben gemaakt. Dat slaan ze nu volledig over.”

Erger nog vindt Le Poole de suggestie in het artikel dat de opvolger van Hipparcos, de vorig jaar gelanceerde Gaia-satelliet, wel eens dezelfde systematische fout zou kunnen maken, omdat die metingen op het hetzelfde principe als Hipparcos zijn gebaseerd. Le Poole: “De Amerikanen zeggen vooral dat Hipparcos niet goed werkte, maar zeggen vervolgens niet wat er mis ging. Ze hebben zich volgens mij niet in de techniek verdiept. De meettechniek die we gebruiken is verdedigbaar. Gaia is 50 keer preciezer dan Hipparcos, mocht er een fout zitten in de uitkomst van Hipparcos dan vinden we die. Of we maken eenzelfde type fout maar dan 50 keer kleiner. Deze vervolgmissie gaat wat dat betreft echt duidelijkheid scheppen.”

De GAIA-satelliet gaat zo’n miljard sterren van de Melkweg in kaart brengen. Onder andere de afstand, temperatuur en samenstelling worden bepaald.
ESA

Melis is het met dat laatste wel eens. “Als Gaia gaat werken zoals de satelliet belooft dan gaat het enorm bijdragen aan ons begrip van de Melkweg en de astrofysica van sterren. En ook de efficiëntie waarmee de satelliet werkt is indrukwekkend, als het miljarden sterren in slechts vijf jaar tijd in kaart brengt. Als dat lukt dan is er geen andere manier waarmee we dit kunnen bereiken.”

Bron:

  • Melis C. et al., A VLBI resolution of the Pleiades distance controversy, Science (29 augustus 2014), DOI:10.1126/science.1256101
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 september 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.