De herfst staat binnenkort voor de deur. Maar voordat de bladeren van kleur veranderen en de geur van pompoen onze coffeeshops vult, markeert de Pleiades-sterrencluster het nieuwe seizoen met zijn eerdere aanwezigheid in de nachtelijke hemel.
De delicate groepering van blauwe sterren is sinds de oudheid een opvallende verschijning. Maar de afgelopen jaren is er ook een intensief debat geweest over de cluster, wat een controverse markeert die astronomen al meer dan tien jaar bezighoudt.
Nu stelt een nieuwe meting dat de afstand tot de Pleiades-sterrencluster gemeten door ESA's Hipparcos-satelliet beslist verkeerd is en dat eerdere metingen van op de grond gebaseerde telescopen het al die tijd goed hadden.
De Pleiades-sterrenhoop is een perfect laboratorium om de evolutie van sterren te bestuderen. Alle sterren zijn geboren uit dezelfde gaswolk en vertonen bijna identieke leeftijden en composities, maar variëren in massa. Nauwkeurige modellen zijn echter sterk afhankelijk van de afstand. Het is dus van cruciaal belang dat astronomen de afstand van het cluster precies kennen.
Een goed vastgezette afstand is ook een perfecte opstap in de kosmische afstandsladder. Met andere woorden, nauwkeurige afstanden tot de Pleiaden zullen helpen om nauwkeurige afstanden tot de verste sterrenstelsels te produceren.
Maar het nauwkeurig meten van de grote afstanden in de ruimte is lastig. De goniometrische parallax van een ster - de kleine schijnbare verschuiving ten opzichte van achtergrondsterren die wordt veroorzaakt door ons bewegende uitkijkpunt - vertelt de afstand meer dan welke andere methode dan ook.
Oorspronkelijk was de consensus dat de Pleiaden ongeveer 435 lichtjaar van de aarde verwijderd zijn. ESA's Hipparcos-satelliet, die in 1989 werd gelanceerd om de posities en afstanden van duizenden sterren nauwkeurig te meten met behulp van parallax, produceerde echter een afstandsmeting van slechts ongeveer 392 lichtjaar, met een fout van minder dan 1%.
"Dat lijkt misschien geen groot verschil, maar om aan de fysieke kenmerken van de Pleiaden-sterren te voldoen, daagde het ons algemeen begrip uit van hoe sterren zich vormen en evolueren", zegt hoofdauteur Carl Melis van de University of California, San Diego, in een persbericht. "Om de Hipparcos-afstandsmeting te laten passen, suggereerden sommige astronomen zelfs dat er een soort nieuwe en onbekende fysica aan het werk moest zijn in zulke jonge sterren."
Als de cluster echt 10% dichterbij was dan iedereen had gedacht, dan moeten de sterren intrinsiek zwakker zijn dan stellaire modellen suggereerden. Er ontstond een discussie over de vraag of het ruimtevaartuig of de modellen de schuld hadden.
Om de discrepantie op te lossen, gebruikten Melis en zijn collega's een nieuwe techniek die bekend staat als zeer lange baseline radio-interferometrie. Door verre telescopen aan elkaar te koppelen, genereren astronomen een virtuele telescoop, met een gegevensverzamelingsoppervlak zo groot als de afstanden tussen de telescopen.
Het netwerk omvatte de Very Long Baseline Array (een systeem van 10 radiotelescopen variërend van Hawaï tot de Maagdeneilanden), de Green Bank Telescope in West Virginia, de William E. Gordon Telescope van de Arecibo Observatory in Puerto Rico en de Effelsberg Radio Telescoop in Duitsland.
"Door deze telescopen samen te gebruiken, hadden we het equivalent van een telescoop ter grootte van de aarde", zegt Amy Miouduszewski, van de National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Dat gaf ons de mogelijkheid om uiterst nauwkeurige positiemetingen uit te voeren - het equivalent van het meten van de dikte van een kwart in Los Angeles, gezien vanuit New York."
Na anderhalf jaar observaties bepaalde het team een afstand van 444,0 lichtjaar tot binnen 1%, wat overeenkomt met de resultaten van eerdere waarnemingen op de grond en niet met de Hipparcos-satelliet.
'De vraag is nu wat er met Hipparcos is gebeurd?' Zei Melis.
Het ruimtevaartuig mat de positie van ongeveer 120.000 nabije sterren en berekende in principe afstanden die veel nauwkeuriger waren dan mogelijk met telescopen op de grond. Als dit resultaat standhoudt, zullen astronomen begrijpen waarom de waarnemingen van Hipparcos de afstanden zo verkeerd inschatten.
ESA's langverwachte Gaia-observatorium, dat op 19 december 2013 werd gelanceerd, zal vergelijkbare technologie gebruiken om de afstanden van ongeveer een miljard sterren te meten. Hoewel het nu klaar is om zijn wetenschappelijke missie te beginnen, zal het missieteam extra voorzichtig moeten zijn en het werk van op de grond gebaseerde radiotelescopen moeten gebruiken om ervoor te zorgen dat hun metingen nauwkeurig zijn.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het nummer van 29 augustus van Science en zijn online beschikbaar.
