Źródło zdjęcia: Hubble
Dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble'a astronomowie używają starożytnych gwiazd w Drodze Mlecznej, aby uzyskać niezależne oszacowanie dotyczące wieku Wszechświata. W ramach tej nowej metody astronomowie celowali w starożytne gwiazdy białego karła, które ochładzają się w bardzo przewidywalnym tempie. Te gwiazdy powstały w pobliżu początku Wszechświata, a astronomowie byli w stanie oszacować, że mają od 12 do 13 miliardów lat. Wystarczająco blisko.
Przekraczając granice swojej potężnej wizji, Kosmiczny Teleskop Hubble'a NASA odkrył najstarsze wypalone gwiazdy w naszej Galaktyce Mlecznej Drogi. Te niezwykle stare, słabe „gwiazdy zegarowe” zapewniają całkowicie niezależny odczyt epoki wszechświata bez polegania na pomiarach ekspansji wszechświata.
Starożytne gwiazdy białego karła, jak widzi Hubble, okazują się mieć od 12 do 13 miliardów lat. Ponieważ wcześniejsze obserwacje Hubble'a pokazują, że pierwsze gwiazdy powstały mniej niż 1 miliard lat po narodzinach wszechświata w Wielkim Wybuchu, znalezienie najstarszych gwiazd stawia astronomów w zasięgu ręki, aby obliczyć absolutny wiek wszechświata.
Chociaż poprzednie badania Hubble'a ustalały wiek wszechświata na 13 do 14 miliardów lat w oparciu o tempo rozszerzania się przestrzeni kosmicznej, urodziny wszechświata są tak fundamentalną i głęboką wartością, że astronomowie od dawna szukali innych technik datowania wieku, aby sprawdzić swoje wnioski „Ta nowa obserwacja powoduje zwarcie w pytaniu o wiek i oferuje całkowicie niezależny sposób na określenie tej wartości”, mówi Harvey Richer z University of British Columbia, Kanada.
Nowe obserwacje związane z wiekiem zostały wykonane przez Richera i współpracowników, wykorzystując Hubble'a do polowania na nieuchwytne starożytne gwiazdy ukryte w kulistej gromadzie gwiazd znajdującej się w odległości 5 600 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Skorpiona. Wyniki zostaną opublikowane w Astrophysical Journal Letters.
Pod względem koncepcyjnym nowa obserwacja z wiekiem jest równie elegancko prosta, jak oszacowanie, jak dawno temu płonęło ognisko, poprzez pomiar temperatury tlących się węgli. Dla Hubble'a „węgle” są białymi gwiazdami karłowatymi, wypalonymi resztkami najwcześniejszych gwiazd, które powstały w naszej galaktyce.
Gorące, gęste kulki „popiołu” węglowego pozostawione przez piec jądrowy dawno zmarłej gwiazdy, białe karły ochładzają się w przewidywalnym tempie? im starszy krasnolud, tym jest chłodniejszy, co czyni go idealnym „zegarem”, który tyka od prawie tak długo, jak istnieje wszechświat.
To podejście zostało uznane za bardziej niezawodne niż datowanie na podstawie wieku najstarszych gwiazd wciąż płonących w wyniku syntezy jądrowej, które opiera się na skomplikowanych modelach i obliczeniach dotyczących tego, jak gwiazda pali paliwo jądrowe i starzeje się. Białe karły są łatwiejsze do starzenia się, ponieważ po prostu ochładzają się, ale sztuczką zawsze było znajdowanie najciemniejszych, a zatem najdłużej działających „zegarów”.
Gdy białe karły ostygną, stają się coraz słabsze, a to wymagało, aby Hubble wykonał wiele migawek starożytnej gromady kulistej M4. Obserwacje trwały prawie osiem dni ekspozycji w ciągu 67 dni. Dzięki temu nawet słabsze krasnoludy stały się widoczne, aż w końcu najfajniejsze? i najstarszy? krasnoludy były widziane. Gwiazdy te są tak słabe (przy 30 magnitudo? Co jest znacznie słabsze, niż pierwotnie przewidywano dla dowolnego teleskopu Hubble'a z oryginalnymi aparatami), są one mniejsze niż jedna miliardowa pozorna jasność najsłabszych gwiazd, które można zobaczyć gołym okiem .
Gromady kuliste są pierwszymi pionierskimi osadnikami Drogi Mlecznej. Wielu połączyło się, aby zbudować centrum naszej galaktyki i powstało miliardy lat przed pojawieniem się wspaniałego dysku Wiatraczek w Drodze Mlecznej (co dodatkowo potwierdzają obserwacje Richera). Dziś w halo galaktycznym przetrwało 150 gromad kulistych. Gromada kulista M4 została wybrana, ponieważ znajduje się najbliżej Ziemi, więc wewnętrznie najsłabsze białe karły są nadal najwyraźniej wystarczająco jasne, aby mogły je wybrać Hubble.
W 1928 r. Pomiary galaktyk Edwina Hubble'a uświadomiły mu, że wszechświat rozwija się równomiernie, co oznacza, że wszechświat ma skończony wiek, który można oszacować matematycznie „przesuwając ekspansję wstecz”. Edwin Hubble po raz pierwszy oszacował, że wszechświat ma zaledwie 2 miliardy lat. Niepewność co do prawdziwego tempa ekspansji doprowadziła do ożywionej debaty pod koniec lat 70. XX wieku, z szacunkami od 8 do 18 miliardów lat. Szacunki dotyczące wieku najstarszych normalnych gwiazd „głównej sekwencji” były sprzeczne z niższą wartością, ponieważ gwiazdy nie mogły być starsze niż sam wszechświat.
W 1997 r. Astronomowie Hubble'a przełamali ten impas, triumfalnie ogłaszając wiarygodny wiek wszechświata, obliczony na podstawie bardzo dokładnego pomiaru prędkości ekspansji. Obraz wkrótce stał się bardziej skomplikowany, gdy astronomowie używający Hubble'a i naziemnych obserwatoriów odkryli, że wszechświat nie rozszerza się w stałym tempie, ale przyspiesza z powodu nieznanej siły odpychającej zwanej „ciemną energią”. Kiedy ciemna energia jest uwzględniona w historii ekspansji wszechświata, astronomowie osiągają wiek dla wszechświata wynoszący 13-14 miliardów lat. Wiek ten jest teraz niezależnie weryfikowany przez wiek „mechanicznych” białych karłów mierzonych przez Hubble'a.
Oryginalne źródło: Hubble News Release
