En metalfattig stjerne beliggende kun 190 lysår fra solen er 14,46 + -0,80 milliarder år gammel, hvilket indebærer, at stjernen er næsten lige så gammel som universet! Disse resultater fremkom i en ny undersøgelse ledet af Howard Bond. Sådanne metalfattige stjerner er (super) vigtige for astronomer, fordi de sætter en uafhængig nedre grænse for universets alder, som kan bruges til at bekræfte aldersvurderinger, der udledes på andre måder.
Tidligere gav analyser af kugleklynger og Hubble-konstanten (universets ekspansionshastighed) meget forskellige aldre for universet og blev opvejet af milliarder af år! Derfor er vigtigheden af stjernen (betegnet HD 140283) studeret af Bond og hans coauthors.
"Inden for fejlene er HD 140283-alderen ikke i konflikt med alderen på universet, 13,77 ± 0,06 milliarder år, baseret på mikrobølgebaggrunden og Hubble-konstanten, men den skal have dannet sig kort efter big bang." holdet bemærkede.
Metalfattige stjerner kan bruges til at begrænse universets alder, fordi metalindhold typisk er en fuldmagt til alder. Tyngre metaller dannes generelt i supernovaeksplosioner, som forurener det omgivende interstellare medium. Stjerner, der senere er født af dette medium, er mere beriget med metaller end deres forgængere, idet hver efterfølgende generation bliver mere og mere beriget. Faktisk udviser HD 140283 mindre end 1% solens jernindhold, hvilket giver en indikation af dets betydelige alder.
HD 140283 var tidligere blevet brugt til at begrænse universets alder, men usikkerheder knyttet til dets estimerede afstand (på det tidspunkt) gjorde aldersbestemmelsen noget upræcis. Holdet besluttede derfor at skaffe en ny og forbedret afstand til HD 140283 ved hjælp af Hubble-rumteleskopet (HST), nemlig via den trigonometriske parallax-tilgang. Afstandsusikkerheden for HD 140283 blev markant reduceret i sammenligning med eksisterende estimater, hvilket resulterede i et mere præcist aldersestimat for stjernen.
Holdet anvendte de nyeste evolutionære spor (dybest set computermodeller, der sporer en stjernes lysstyrke og temperaturudvikling som en funktion af tiden) på HD 140283 og stammede en alder på 14,46 + -0,80 milliarder år (se figuren ovenfor). Alligevel kunne den tilknyttede usikkerhed mindskes yderligere ved at øge prøvestørrelsen på (meget) metalfattige stjerner med nøjagtige afstande, i samspil med den uendelige opgave at forbedre computermodeller, der er anvendt til at afgrænse en stjernes evolutionære spor. Et gennemsnit beregnet fra denne prøve ville give en fast nedre grænse for alderen på universet. Pålideligheden i den bestemte alder afhænger ligeledes af nøjagtigt bestemmelse af prøveens metalindhold. Imidlertid behøver vi muligvis ikke at vente længe, da Don VandenBerg (UVic) venligt videresendte til Space Magazine for at forvente, "en udvidet artikel på HD 140283, og de andre [lignende] mål, som vi har forbedret parallaxer [afstande]."
Som bemærket i starten gav analyser af kugleklynger og Hubble-konstanten meget forskellige aldre for universet. Derfor er motivationen for Bond et al. 2013-undersøgelse, der havde til formål at bestemme en alder for den metalfattige stjerne HD 140283, der kunne sammenlignes med eksisterende aldersestimater for universet. De uoverensstemmende tidsalder stammede delvist fra usikkerheder i den kosmiske afstandsskala, da bestemmelsen af Hubble-konstanten var afhængig af at etablere (nøjagtige) afstande til galakser. Historiske estimater for Hubble-konstanten varierede fra 50-100 km / s / Mpc, som definerer en aldersspredning for universet på ~ 10 milliarder år.
Ovennævnte spredning i Hubble konstante skøn var bestemt utilfredsstillende, og astronomer erkendte, at der var behov for pålidelige resultater. Et af de overordnede mål for HST var at reducere usikkerheder forbundet med Hubble-konstanten til <10% og således give et forbedret skøn for universets alder. Nuværende estimater for Hubble-konstanten, som er bundet til HST-data, ser ud til at spænde over et mindre interval (64-75 km / s / Mpc), med det gennemsnit, der indebærer en alder nær ~ 14 milliarder år.
Bestemmelsen af en pålidelig alder for stjerner i kugleklynger afhænger ligeledes af tilgængeligheden af en pålidelig afstand, og holdet bemærker, at “det er stadig uklart, om kuglehugstalderens aldersgrænser er forenelige med universets alder [forudsagt fra Hubble-konstanten eller ej og andre midler]. ” Globulære klynger satte en nedre grænse for universets alder, og deres alder bør være mindre end den, der udledes af Hubble-konstanten (& kosmologiske parametre).
Sammenfattende bekræfter undersøgelsen, at der er gamle stjerner, der strejfer rundt i solkvarteret, som kan bruges til at begrænse universets alder (~ 14 milliarder år). Solen er til sammenligning ~ 4,5 milliarder år gammel.
Holdets fund vises i Astrophysical Journal Letters, og en fortryk er tilgængelig på arXiv. Koauthorerne i undersøgelsen er E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer og D. Harmer. Den interesserede læser, der ønsker komplet information, finder følgende værker relevante: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
