En metallfattig stjärna som ligger bara 190 ljusår från solen är 14,46 + -0,80 miljarder år gammal, vilket innebär att stjärnan är nästan lika gammal som universum! Dessa resultat framkom i en ny studie som leddes av Howard Bond. Sådana metallfattiga stjärnor är (super) viktiga för astronomer eftersom de sätter en oberoende nedre gräns för universumets ålder, som kan användas för att bekräfta åldersberäkningar som sluts på andra sätt.
Tidigare gav analyser av kulakluster och Hubble-konstanten (universumets utvidgningshastighet) väldigt olika åldrar för universum och kompenserades av miljarder år! Därför betydelsen av stjärnan (betecknad HD 140283) studerad av Bond och hans coauthors.
"Inom felen strider åldern på HD 140283 inte med universumets ålder, 13,77 ± 0,06 miljarder år, baserat på mikrovågsbakgrunden och Hubble-konstanten, men det måste ha bildats strax efter big bang." laget noterade.
Metallfattiga stjärnor kan användas för att begränsa universums ålder eftersom metallinnehåll typiskt är en fullmakt för ålder. Tyngre metaller bildas vanligtvis i supernovaexplosioner, som förorenar det omgivande interstellära mediet. Stjärnor som senare är födda från det mediet är mer berikade med metaller än deras föregångare, varvid varje efterföljande generation blir alltmer berikad. I själva verket uppvisar HD 140283 mindre än 1% solens järninnehåll, vilket ger en indikation på dess betydande ålder.
HD 140283 hade tidigare använts för att begränsa universumets ålder, men osäkerheterna knutna till dess beräknade avstånd (vid den tiden) gjorde åldersbestämningen något upresis. Teamet beslutade därför att få ett nytt och förbättrat avstånd för HD 140283 med hjälp av Hubble Space Telescope (HST), nämligen via den trigonometriska parallaxmetoden. Avståndssäkerheten för HD 140283 reducerades avsevärt jämfört med befintliga uppskattningar, vilket resulterade i en mer exakt åldersuppskattning för stjärnan.
Teamet använde de senaste evolutionära spåren (i princip datormodeller som spårar en stjärns ljusstyrka och temperaturutveckling som en funktion av tiden) på HD 140283 och härledde en ålder på 14,46 + -0,80 miljarder år (se figur ovan). Ändå kan den därmed förknippade osäkerheten mildras ytterligare genom att öka provstorleken på (mycket) metallfattiga stjärnor med exakta avstånd, i överensstämmelse med den oändliga uppgiften att förbättra datormodeller som används för att avgränsa en stjärnas evolutionära spår. Ett genomsnitt beräknat från det provet skulle ge en fast lägre gräns för universums ålder. Den bestämda ålders tillförlitlighet är också beroende av att exakt bestämma provets metallinnehåll. Men vi kanske inte behöver vänta länge, eftersom Don VandenBerg (UVic) vänligen överlämnade till Space Magazine för att förvänta sig, "en utökad artikel på HD 140283, och de andra [liknande] målen för vilka vi har förbättrat parallax [avstånd]."
Som noterades i början gav analyser av kulakluster och Hubble-konstanten mycket olika åldrar för universum. Därför är motivationen för Bond et al. 2013-studie, som syftade till att bestämma en ålder för den metallfattiga stjärnan HD 140283 som skulle kunna jämföras med befintliga åldersuppskattningar för universum. De diskrepanta åldrarna stammade delvis från osäkerheter i den kosmiska avståndsskalan, eftersom bestämningen av Hubble-konstanten förlitade sig på att fastställa (exakta) avstånd till galaxer. Historiska uppskattningar för Hubble-konstanten varierade från 50-100 km / s / Mpc, vilket definierar en åldersspridning för universum på ~ 10 miljarder år.
Den ovannämnda spridningen i Hubble konstant uppskattningar var verkligen otillfredsställande, och astronomer erkände att tillförlitliga resultat behövdes. Ett av de viktigaste målen som förutses för HST var att minska osäkerheten i samband med Hubble-konstanten till <10% och därmed ge en förbättrad uppskattning för universums ålder. Nuvarande uppskattningar för Hubble-konstanten, som är knuten till HST-data, verkar sträcka sig över ett mindre intervall (64-75 km / s / Mpc), med medelvärdet antyder en ålder nära ~ 14 miljarder år.
Att bestämma en tillförlitlig ålder för stjärnor i kulakluster är också beroende av tillgången på ett tillförlitligt avstånd, och teamet konstaterar att ”det är fortfarande oklart huruvida kulaklusteråldrar är kompatibla med universumets ålder eller förutses från Hubble-konstanten eller inte och andra medel]. ” Globulära kluster sätter en lägre gräns för universumets ålder, och deras ålder bör vara mindre än den som härleds från Hubble-konstanten (& kosmologiska parametrar).
Sammanfattningsvis bekräftar studien att det finns gamla stjärnor som strömmar över solcellsområdet som kan användas för att begränsa universumets ålder (~ 14 miljarder år). Solen är, jämfört, ~ 4,5 miljarder år gammal.
Teamets resultat kommer att visas i Astrophysical Journal Letters, och en förtryck finns tillgänglig på arXiv. Koautorerna i studien är E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer och D. Harmer. Den intresserade läsaren som önskar fullständig information kommer att hitta följande verk relevant: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
