Ένα φτωχό μέταλλο αστέρι που βρίσκεται μόλις 190 έτη φωτός από τον Ήλιο είναι 14,46 + -0,80 δισεκατομμύρια χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι το αστέρι είναι σχεδόν τόσο παλιά όσο το Σύμπαν! Αυτά τα αποτελέσματα προέκυψαν από μια νέα μελέτη με επικεφαλής τον Howard Bond. Τέτοια αστέρια φτωχού μετάλλου είναι (σούπερ) σημαντικά για τους αστρονόμους επειδή θέτουν ένα ανεξάρτητο κατώτερο όριο για την ηλικία του Σύμπαντος, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιβεβαιώσει τις εκτιμήσεις ηλικίας που συνάγονται με άλλα μέσα.
Στο παρελθόν, οι αναλύσεις σφαιρικών συστάδων και η σταθερά Hubble (ρυθμός επέκτασης του Σύμπαντος) απέδωσαν πολύ διαφορετικές ηλικίες για το Σύμπαν και αντισταθμίστηκαν από δισεκατομμύρια χρόνια! Εξ ου και η σημασία του αστεριού (που ονομάζεται HD 140283) που μελετήθηκε από τον Bond και τους συν-συγγραφείς του.
"Εντός των σφαλμάτων, η ηλικία του HD 140283 δεν έρχεται σε σύγκρουση με την ηλικία του Σύμπαντος, 13,77 ± 0,06 δισεκατομμύρια χρόνια, με βάση το φούρνο μικροκυμάτων και τη σταθερά Hubble, αλλά πρέπει να έχει σχηματιστεί αμέσως μετά το big bang." η ομάδα σημείωσε.
Τα αστέρια με φτωχό μέταλλο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό της ηλικίας του Σύμπαντος, επειδή το περιεχόμενο μετάλλου είναι συνήθως ένας πληρεξούσιος για την ηλικία. Τα βαρύτερα μέταλλα γενικά σχηματίζονται σε εκρήξεις σουπερνόβα, που μολύνουν το περιβάλλον διαστρικό περιβάλλον. Τα αστέρια που γεννήθηκαν στη συνέχεια από αυτό το μέσο είναι πιο εμπλουτισμένα με μέταλλα από τους προκατόχους τους, με κάθε διαδοχική γενιά να εμπλουτίζεται όλο και περισσότερο. Πράγματι, το HD 140283 εμφανίζει λιγότερο από 1% την περιεκτικότητα σε σίδηρο του Ήλιου, γεγονός που αποτελεί ένδειξη της μεγάλης ηλικίας του.
Το HD 140283 είχε χρησιμοποιηθεί προηγουμένως για να περιορίσει την ηλικία του Σύμπαντος, αλλά οι αβεβαιότητες που συνδέονται με την εκτιμώμενη απόσταση του (τότε) έκανε τον προσδιορισμό της ηλικίας κάπως ανακριβές. Η ομάδα αποφάσισε επομένως να αποκτήσει μια νέα και βελτιωμένη απόσταση για το HD 140283 χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST), συγκεκριμένα μέσω της τριγωνομετρικής προσέγγισης παράλλαξης. Η αβεβαιότητα απόστασης για το HD 140283 μειώθηκε σημαντικά σε σύγκριση με τις υπάρχουσες εκτιμήσεις, με αποτέλεσμα μια ακριβέστερη εκτίμηση ηλικίας για το αστέρι.
Η ομάδα εφάρμοσε τα τελευταία εξελικτικά κομμάτια (βασικά, μοντέλα υπολογιστών που ανιχνεύουν τη φωτεινότητα και την εξέλιξη της θερμοκρασίας ενός αστεριού ως συνάρτηση του χρόνου) στο HD 140283 και απέκτησε μια ηλικία 14,46 + -0,80 δισεκατομμύρια χρόνια (βλ. Σχήμα παραπάνω). Ωστόσο, η σχετική αβεβαιότητα θα μπορούσε να μετριαστεί περαιτέρω με την αύξηση του μεγέθους του δείγματος (πολύ) φτωχών μετάλλων αστεριών με ακριβείς αποστάσεις, σε συνάρτηση με το ατελείωτο έργο βελτίωσης μοντέλων υπολογιστών που χρησιμοποιούνται για να οριοθετήσουν το εξελικτικό κομμάτι ενός αστεριού. Ένας μέσος όρος που υπολογίζεται από αυτό το δείγμα θα παρέχει ένα σταθερό χαμηλότερο όριο για την ηλικία του Σύμπαντος. Η αξιοπιστία της καθορισμένης ηλικίας εξαρτάται επίσης από τον ακριβή προσδιορισμό της μεταλλικής περιεκτικότητας του δείγματος. Ωστόσο, ενδέχεται να μην χρειαστεί να περιμένουμε πολύ, καθώς ο Don VandenBerg (UVic) μεταφέρθηκε ευγενικά στο Space Magazine για να περιμένει, "ένα εκτεταμένο άρθρο στο HD 140283 και τους άλλους [παρόμοιους] στόχους για τους οποίους έχουμε βελτιώσει τις παραλλάξεις [αποστάσεις]."
Όπως αναφέρθηκε στην αρχή, οι αναλύσεις των σφαιρικών συστάδων και της σταθεράς Hubble απέδωσαν πολύ διαφορετικές ηλικίες για το Σύμπαν. Εξ ου και το κίνητρο για τους Bond et al. Μελέτη του 2013, η οποία στόχευε στον προσδιορισμό μιας ηλικίας για το αστέρι HD 140283 με φτωχή μέταλλα που θα μπορούσε να συγκριθεί με τις υπάρχουσες εκτιμήσεις ηλικίας για το Σύμπαν Οι ασυμφωνίες ηλικίες προέρχονταν εν μέρει από αβεβαιότητες στην κοσμική απόσταση, καθώς ο προσδιορισμός της σταθεράς του Χαμπλ βασίστηκε στον καθορισμό (ακριβών) αποστάσεων προς τους γαλαξίες. Οι ιστορικές εκτιμήσεις για τη σταθερά Hubble κυμαίνονταν από 50-100 km / s / Mpc, η οποία καθορίζει μια ηλικία διάδοσης για το Σύμπαν των ~ 10 δισεκατομμυρίων ετών.
Η προαναφερθείσα εξάπλωση στις σταθερές εκτιμήσεις του Χαμπλ ήταν σίγουρα μη ικανοποιητική και οι αστρονόμοι αναγνώρισαν ότι χρειάζονταν αξιόπιστα αποτελέσματα. Ένας από τους βασικούς στόχους που προβλέπονται για το HST ήταν η μείωση της αβεβαιότητας που σχετίζεται με τη σταθερά Hubble σε <10%, παρέχοντας έτσι βελτιωμένη εκτίμηση για την ηλικία του Σύμπαντος. Οι τρέχουσες εκτιμήσεις για τη σταθερά Hubble, όπως συνδέονται με τα δεδομένα HST, φαίνεται να εκτείνονται σε μικρότερο εύρος (64-75 km / s / Mpc), με τον μέσο όρο να υποδηλώνει μια ηλικία κοντά στα ~ 14 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ο προσδιορισμός μιας αξιόπιστης ηλικίας για αστέρια σε σφαιρικά σμήνη εξαρτάται επίσης από τη διαθεσιμότητα μιας αξιόπιστης απόστασης και η ομάδα σημειώνει ότι «εξακολουθεί να είναι ασαφές εάν οι ηλικίες σφαιρικού σμήνους είναι συμβατές με την εποχή του Σύμπαντος [προβλεπόμενη από τη σταθερά Hubble και άλλα μέσα]. " Τα σφαιρικά σμήνη ορίζουν ένα κατώτερο όριο για την ηλικία του Σύμπαντος και η ηλικία τους πρέπει να είναι μικρότερη από εκείνη που συνάγεται από τη σταθερά Hubble (& κοσμολογικές παραμέτρους).
Συνοψίζοντας, η μελέτη επιβεβαιώνει ότι υπάρχουν παλιά αστέρια που περιφέρονται στην ηλιακή γειτονιά, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό της ηλικίας του Σύμπαντος (~ 14 δισεκατομμύρια χρόνια). Συγκριτικά, ο Ήλιος είναι ~ 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Τα ευρήματα της ομάδας θα εμφανιστούν στο Astrophysical Journal Letters και μια προ-εκτύπωση είναι διαθέσιμη στο arXiv. Οι συν-συγγραφείς της μελέτης είναι οι E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer και D. Harmer. Ο ενδιαφερόμενος αναγνώστης που επιθυμεί πλήρεις πληροφορίες θα βρει τα ακόλουθα έργα σχετικά: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
