En metallfattig stjerne som ligger bare 190 lysår fra solen, er 14,46 + -0,80 milliarder år gammel, noe som innebærer at stjernen er nesten like gammel som universet! Disse resultatene kom frem fra en ny studie ledet av Howard Bond. Slike metallfattige stjerner er (super) viktige for astronomer fordi de setter en uavhengig nedre grense for universets alder, som kan brukes til å bekrefte aldersestimater som utledes på andre måter.
Tidligere ga analyser av kuleklynger og Hubble-konstanten (utvidelsesgraden av universet) enormt forskjellige aldre for universet, og ble utlignet av milliarder av år! Derav viktigheten av stjernen (utpekt HD 140283) studert av Bond og hans medtilhørere.
"Innenfor feilene er ikke alderen på HD 140283 i konflikt med alderen på universet, 13,77 ± 0,06 milliarder år, basert på mikrobølgebakgrunnen og Hubble-konstanten, men den må ha dannet seg like etter big bang." bemerket teamet.
Metallfattige stjerner kan brukes til å begrense universets alder fordi metallinnhold typisk er en fullmakt for alder. Tyngre metaller dannes generelt i supernovaeksplosjoner, som forurenser det omkringliggende interstellare mediet. Stjerner som senere er født fra dette mediet, er mer beriket med metaller enn forgjengerne, og hver påfølgende generasjon blir stadig mer beriket. Faktisk viser HD 140283 mindre enn 1% jerninnholdet i solen, noe som gir en indikasjon på dets betydelige alder.
HD 140283 hadde blitt brukt tidligere for å begrense universets alder, men usikkerheter knyttet til dens estimerte avstand (på den tiden) gjorde aldersbestemmelsen noe upresis. Teamet bestemte seg derfor for å skaffe en ny og forbedret avstand for HD 140283 ved bruk av Hubble Space Telescope (HST), nemlig via den trigonometriske parallax-tilnærmingen. Avstanden usikkerhet for HD 140283 ble betydelig redusert i forhold til eksisterende estimater, og resulterte i et mer presist aldersestimat for stjernen.
Teamet brukte de siste evolusjonssporene (i utgangspunktet datamaskinmodeller som sporer en stjerners lysstyrke og temperaturutvikling som en funksjon av tid) til HD 140283 og avledet en alder på 14,46 + -0,80 milliarder år (se figur over). Likevel kan den tilhørende usikkerheten reduseres ytterligere ved å øke prøvestørrelsen til (veldig) metallfattige stjerner med presise avstander, i samsvar med den uendelige oppgaven med å forbedre datamaskinmodellene som ble brukt for å avgrense en stjerners evolusjonsspor. Et gjennomsnitt beregnet fra den prøven ville gi en fast nedre grense for alderen på universet. Påliteligheten til den bestemte alderen er også avhengig av nøyaktig bestemmelse av prøvenes metallinnhold. Imidlertid trenger vi kanskje ikke å vente lenge, ettersom Don VandenBerg (UVic) vennlig sendte videre til Space Magazine for å forvente, "en utvidet artikkel på HD 140283, og de andre [lignende] målene vi har forbedret parallakser [avstander]."
Som nevnt innledningsvis ga analyser av kuleklynger og Hubble-konstanten enormt forskjellige aldre for universet. Derav motivasjonen for Bond et al. 2013-studie, som hadde som mål å bestemme en alder for den metallfattige stjernen HD 140283 som kan sammenlignes med eksisterende aldersestimater for universet. De uenige alder stammet delvis fra usikkerheter i den kosmiske avstandsskalaen, da bestemmelsen av Hubble-konstanten var avhengig av å etablere (nøyaktige) avstander til galakser. Historiske estimater for Hubble-konstanten varierte fra 50-100 km / s / Mpc, som definerer en aldersspredning for universet på ~ 10 milliarder år.
Den nevnte spredningen i Hubble konstante estimater var absolutt utilfredsstillende, og astronomer erkjente at det var nødvendig med pålitelige resultater. Et av de viktigste målene forutsatt for HST var å redusere usikkerhet knyttet til Hubble-konstanten til <10%, og dermed gi et forbedret estimat for universets alder. Nåværende estimater for Hubble-konstanten, knyttet til HST-data, ser ut til å spenne over et mindre område (64-75 km / s / Mpc), med gjennomsnittet antyde en alder nær ~ 14 milliarder år.
Å bestemme en pålitelig alder for stjerner i kuleklynger er på samme måte betinget av tilgjengeligheten av en pålitelig distanse, og teamet bemerker at “det er fremdeles uklart om kuleklyngealder er kompatible med universets alder [spådd fra Hubble-konstanten eller ikke og andre virkemidler]. ” Globulære klynger satte en nedre grense for universets alder, og deres alder bør være mindre enn den som utledes av Hubble-konstanten (& kosmologiske parametere).
I sum bekrefter studien at det er gamle stjerner som vandrer rundt i solområdet, som kan brukes til å begrense universets alder (~ 14 milliarder år). Solen er til sammenligning ~ 4,5 milliarder år gammel.
Teamets funn vil vises i Astrophysical Journal Letters, og et forhåndstrykk er tilgjengelig på arXiv. Koauthorene i studien er E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer og D. Harmer. Den interesserte leseren som ønsker fullstendig informasjon, vil finne følgende verk relevant: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
