Ένα αστέρι φτωχό σε μέταλλα που βρίσκεται μόλις 190 έτη φωτός από τον Ήλιο είναι ηλικίας 14,46+-0,80 δισεκατομμυρίων ετών, πράγμα που σημαίνει ότι το αστέρι είναι σχεδόν τόσο παλιό όσο το Σύμπαν! Αυτά τα αποτελέσματα προέκυψαν από μια νέα μελέτη με επικεφαλής τον Χάουαρντ Μποντ. Τέτοια αστέρια φτωχά σε μέταλλα είναι (υπερ) 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 των σφαιρικών σμηνών και της σταθεράς Hubble (ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος) απέδωσαν πολύ διαφορετικές ηλικίες για το Σύμπαν και αντισταθμίστηκαν από δισεκατομμύρια χρόνια! Εξ ου και η σημασία του αστεριού (χαρακτηρισμένο ως HD 140283) που μελετήθηκε από τον Μποντ και τους συνεργάτες του.
«Μέσα στα σφάλματα, η ηλικία του HD 140283 δεν έρχεται σε αντίθεση με την ηλικία του Σύμπαντος, 13,77 ± 0,06 δισεκατομμύρια χρόνια, με βάση το υπόβαθρο μικροκυμάτων και τη σταθερά του Hubble, αλλά πρέπει να έχει σχηματιστεί αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη». σημείωσε η ομάδα.
Τα φτωχά σε μέταλλα αστέρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό της ηλικίας του Σύμπαντος, επειδή το περιεχόμενο σε μέταλλο είναι συνήθως ένας αντιπρόσωπος της ηλικίας. Τα βαρύτερα μέταλλα σχηματίζονται γενικά σε εκρήξεις σουπερνόβα, που μολύνουν το περιβάλλον διαστρικό μέσο. Τα αστέρια που γεννήθηκαν στη συνέχεια από αυτό το μέσο εμπλουτίζονται περισσότερο με μέταλλα από τους προκατόχους τους, με κάθε διαδοχική γενιά να εμπλουτίζεται όλο και περισσότερο. Πράγματι, το HD 140283 εμφανίζει λιγότερο από το 1% της περιεκτικότητας του Ήλιου σε σίδηρο, γεγονός που παρέχει μια ένδειξη της αρκετά μεγάλης ηλικίας του.
Το HD 140283 είχε χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για τον περιορισμό της ηλικίας του Σύμπαντος, αλλά οι αβεβαιότητες που συνδέονται με την εκτιμώμενη απόστασή του (εκείνη την εποχή) έκαναν τον προσδιορισμό της ηλικίας κάπως ανακριβή. Ως εκ τούτου, η ομάδα αποφάσισε να αποκτήσει μια νέα και βελτιωμένη απόσταση για το HD 140283 χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (HST), συγκεκριμένα μέσω της προσέγγισης της τριγωνομετρικής παράλλαξης. Η αβεβαιότητα απόστασης για το HD 140283 μειώθηκε σημαντικά σε σύγκριση με τις υπάρχουσες εκτιμήσεις, με αποτέλεσμα μια πιο ακριβή εκτίμηση ηλικίας για το αστέρι.
Το HD 140283 υπολογίζεται ότι είναι ηλικίας 14,46+-0,80 δισεκατομμυρίων ετών. Στον άξονα y είναι η ψευδο-φωτεινότητα του άστρου, στον άξονα x η θερμοκρασία του. Οι υπολογισμένες εξελικτικές διαδρομές (συμπαγείς γραμμές που κυμαίνονται από 13,4 έως 14,4 δισεκατομμύρια χρόνια) εφαρμόστηκαν για να συναχθεί η ηλικία (πίστωση εικόνας: προσαρμογή από το Σχήμα 1 στο Bond et al. 2013 από τον D. Majaess, arXiv).
Η ομάδα εφάρμοσε τα πιο πρόσφατα εξελικτικά ίχνη (βασικά, μοντέλα υπολογιστών που εντοπίζουν τη φωτεινότητα και την εξέλιξη της θερμοκρασίας ενός άστρου ως συνάρτηση του χρόνου) στο HD 140283 και εξήγαγε ηλικία 14,46+-0,80 δισεκατομμυρίων ετών (βλ. παραπάνω σχήμα). Ωστόσο, η σχετική αβεβαιότητα θα μπορούσε να μετριαστεί περαιτέρω αυξάνοντας το μέγεθος του δείγματος των (πολύ) φτωχών σε μέταλλο αστέρια με ακριβείς αποστάσεις, σε συνεννόηση με το ατελείωτο έργο της βελτίωσης των μοντέλων υπολογιστών που χρησιμοποιούνται για την οριοθέτηση της εξελικτικής διαδρομής ενός αστεριού. Ένας μέσος όρος που υπολογίζεται από αυτό το δείγμα θα παρείχε ένα σταθερό χαμηλότερο όριο για την ηλικία του Σύμπαντος. Η αξιοπιστία της καθορισθείσας ηλικίας εξαρτάται επίσης από τον ακριβή προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε μέταλλο του δείγματος. Ωστόσο, μπορεί να μην χρειαστεί να περιμένουμε πολύ, καθώς Don VandenBerg ( UVic ) παραπέμπουμε ευγενικά στο Universe Today για να περιμένουμε, «ένα διευρυμένο άρθρο για το HD 140283 και τους άλλους [παρόμοιους] στόχους για τους οποίους έχουμε βελτιώσει τις παράλλαξεις [αποστάσεις]».
Όπως σημειώθηκε στην αρχή, οι αναλύσεις των σφαιρικών σμηνών 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 είχε στόχο να προσδιορίσει μια ηλικία για το φτωχό σε μέταλλο αστέρι HD 140283 που θα μπορούσε να συγκριθεί με τις υπάρχουσες εκτιμήσεις ηλικίας για το Σύμπαν. Οι αποκλίνουσες ηλικίες προήλθαν εν μέρει από αβεβαιότητες στην κλίμακα της κοσμικής απόστασης, καθώς ο προσδιορισμός της σταθεράς Hubble βασιζόταν στον καθορισμό (ακριβών) αποστάσεων από τους γαλαξίες. Οι ιστορικές εκτιμήσεις για τη σταθερά του Hubble κυμαίνονταν από 50-100 km/s/Mpc, που ορίζει μια ηλικιακή εξάπλωση για το Σύμπαν ~10 δισεκατομμυρίων ετών.
Οι εκτιμήσεις ηλικίας για το Σύμπαν, όπως συνάγονται από τα σφαιρικά σμήνη και τη σταθερά του Hubble, προηγουμένως ήταν σε σημαντική διαφωνία (εικόνα: NASA, R. Gilliland (STScI), D. Malin (AAO)).
Η προαναφερθείσα διαφορά στις σταθερές εκτιμήσεις του Hubble ήταν σίγουρα μη ικανοποιητική και οι αστρονόμοι αναγνώρισαν ότι χρειάζονταν αξιόπιστα αποτελέσματα. Ένας από τους βασικούς στόχους που οραματίστηκαν για το HST ήταν να μειωθούν οι αβεβαιότητες που σχετίζονται με τη σταθερά Hubble<10%, thus providing an improved estimate for the age of the Universe. Present estimates for the Hubble constant, as tied to HST data, appear to span a smaller range (64-75 km/s/Mpc), with the mean implying an age near ~14 billion years.
Ο προσδιορισμός μιας αξιόπιστης ηλικίας για τα αστέρια σε σφαιρικά σμήνη εξαρτάται επίσης από τη διαθεσιμότητα αξιόπιστης απόστασης και η ομάδα σημειώνει ότι «δεν είναι ακόμη σαφές εάν οι ηλικίες των σφαιρικών σμηνών είναι συμβατές ή όχι με την ηλικία του Σύμπαντος [που προβλέπεται από τη σταθερά του Hubble και άλλα μέσα]». Τα σφαιρικά σμήνη θέτουν ένα χαμηλότερο όριο στην ηλικία του Σύμπαντος και η ηλικία τους θα πρέπει να είναι μικρότερη από αυτή που προκύπτει από τη σταθερά Hubble (& κοσμολογικές παραμέτρους).
Εν ολίγοις, 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). Ο Ήλιος, συγκριτικά, είναι ~ 4,5 δισεκατομμυρίων ετών .
Τα ευρήματα της ομάδας θα εμφανιστούν στο Astrophysical Journal Letters, και είναι διαθέσιμη μια προεκτύπωση arXiv . Οι συγγραφείς της μελέτης είναι οι E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer και D. Harmer. Ο ενδιαφερόμενος αναγνώστης που επιθυμεί πλήρη πληροφόρηση θα βρει σχετικά τα ακόλουθα έργα: Pont et al. 1998 , VandenBerg 2000 , Freedman & Madore (2010) , Tammann & Reindl 2012 .
