Uboga w metal gwiazda znajdująca się zaledwie 190 lat świetlnych od Słońca ma 14,46 + -0,80 miliarda lat, co oznacza, że gwiazda jest prawie tak stara jak Wszechświat! Wyniki te wynikają z nowego badania przeprowadzonego przez Howarda Bonda. Takie gwiazdy ubogie w metal są (super) ważne dla astronomów, ponieważ ustalają niezależną dolną granicę wieku Wszechświata, która może być wykorzystana do potwierdzenia szacunków wieku uzyskanych innymi metodami.
W przeszłości analizy gromad kulistych i stałej Hubble'a (tempo ekspansji Wszechświata) przyniosły Wszechświatowi znacznie różny wiek i zostały zrównoważone miliardami lat! Stąd znaczenie gwiazdy (oznaczonej jako HD 140283) badanej przez Bonda i jego współautorów.
„W granicach błędów wiek HD 140283 nie jest sprzeczny z wiekiem Wszechświata, 13,77 ± 0,06 miliarda lat, w oparciu o tło mikrofalowe i stałą Hubble'a, ale musiał powstać wkrótce po Wielkim Wybuchu.” zespół zauważył.
Gwiazdy ubogie w metale mogą być użyte do ograniczenia wieku Wszechświata, ponieważ zawartość metalu jest zwykle wskaźnikiem wieku. Cięższe metale powstają zwykle w wyniku wybuchów supernowych, które zanieczyszczają otaczające środowisko międzygwiezdne. Gwiazdy później urodzone z tego ośrodka są bardziej wzbogacone metalami niż ich poprzednicy, a każde kolejne pokolenie jest coraz bardziej wzbogacane. Rzeczywiście, HD 140283 wykazuje mniej niż 1% zawartości żelaza w Słońcu, co świadczy o jego znacznym wieku.
HD 140283 był wcześniej używany do ograniczenia wieku Wszechświata, ale niepewności związane z jego szacunkową odległością (w tym czasie) sprawiły, że określenie wieku było nieco nieprecyzyjne. Zespół postanowił zatem uzyskać nową i ulepszoną odległość dla HD 140283 za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (HST), a mianowicie poprzez podejście paralaksy trygonometrycznej. Niepewność odległości dla HD 140283 została znacznie zmniejszona w porównaniu z istniejącymi szacunkami, dzięki czemu uzyskano dokładniejsze oszacowanie wieku gwiazdy.
Zespół zastosował najnowsze ścieżki ewolucyjne (w zasadzie modele komputerowe, które śledzą ewolucję jasności i temperatury gwiazdy w funkcji czasu) do HD 140283 i osiągnął wiek 14,46 + -0,80 miliarda lat (patrz rysunek powyżej). Jednak związaną z tym niepewność można jeszcze bardziej złagodzić, zwiększając wielkość próby gwiazd (bardzo) ubogich w metale o dokładne odległości, w zgodzie z niekończącym się zadaniem udoskonalenia modeli komputerowych wykorzystywanych do wyznaczenia ścieżki ewolucji gwiazdy. Średnia obliczona z tej próbki stanowiłaby stanowczo dolną granicę wieku Wszechświata. Wiarygodność ustalonego wieku zależy również od dokładnego określenia zawartości metalu w próbce. Być może jednak nie będziemy musieli długo czekać, ponieważ Don VandenBerg (UVic) uprzejmie przekazał czasopismo Space Magazine, aby spodziewać się „rozszerzonego artykułu na temat HD 140283 i innych [podobnych] celów, dla których poprawiliśmy paralaksy [odległości]”.
Jak zauważono na wstępie, analizy gromad kulistych i stałej Hubble'a dały Wszechświatowi znacznie różny wiek. Stąd motywacja do Bond i in. Badanie z 2013 r., Którego celem było określenie wieku gwiazdy HD 140283 ubogiej w metal, którą można porównać z istniejącymi szacunkami wieku dla Wszechświata. Różnice wieku wynikały częściowo z niepewności w kosmicznej skali odległości, ponieważ określenie stałej Hubble'a polegało na ustaleniu (dokładnych) odległości do galaktyk. Szacunki historyczne dla stałej Hubble'a wynosiły od 50-100 km / s / Mpc, co określa rozkład wieków dla Wszechświata wynoszący ~ 10 miliardów lat.
Wspomniany rozkład w stałych oszacowaniach Hubble'a był z pewnością niezadowalający, a astronomowie uznali, że potrzebne są wiarygodne wyniki. Jednym z kluczowych celów przewidzianych dla HST było zmniejszenie niepewności związanej ze stałą Hubble'a do <10%, zapewniając w ten sposób lepsze oszacowanie wieku Wszechświata. Obecne szacunki dla stałej Hubble'a, powiązane z danymi HST, wydają się obejmować mniejszy zakres (64-75 km / s / Mpc), przy czym średnia sugeruje wiek blisko ~ 14 miliardów lat.
Określenie wiarygodnego wieku gwiazd w gromadach kulistych zależy również od dostępności niezawodnej odległości, a zespół zauważa, że „nadal nie jest jasne, czy wiek gromad kulistych jest zgodny z wiekiem Wszechświata [przewidywany na podstawie stałej Hubble'a i inne środki]. ” Gromady kuliste ustalają dolną granicę wieku Wszechświata, a ich wiek powinien być mniejszy niż wiek wynikający ze stałej Hubble'a (i parametrów kosmologicznych).
Podsumowując, badanie potwierdza, że w sąsiedztwie Słońca wędrują stare gwiazdy, które można wykorzystać do ograniczenia wieku Wszechświata (~ 14 miliardów lat). Dla porównania Słońce ma około 4,5 miliarda lat.
Odkrycia zespołu pojawią się w Astrophysical Journal Letters, a preprint jest dostępny na arXiv. Współautorami badania są E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer i D. Harmer. Zainteresowany czytelnik, pragnący uzyskać pełną informację, znajdzie następujące prace: Pont i in. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
