Globulära kluster har varit en källa till fascination sedan astronomer först observerade dem på 1600-talet. Dessa sfäriska samlingar av stjärnor är bland de äldsta kända stjärnorna i universum och kan hittas i de yttre regionerna i de flesta galaxer. På grund av deras ålder och det faktum att nästan alla större galaxer tycks ha dem har deras roll i galaktisk utveckling förblivit något av ett mysterium.
Tidigare var astronomer av den uppfattningen att kulklyngar var några av de tidigaste stjärnorna som har bildats i universummet, för ungefär 13 miljarder år sedan. Ny forskning har dock visat att dessa kluster faktiskt kan vara ungefär 4 miljarder år yngre och ungefär 9 miljarder år gamla. Dessa fynd kan förändra vår förståelse för hur Vintergatan och andra galaxer bildades och hur universum självt blev.
Studien, med titeln "Reevaluating Old Stellar Populations", dök nyligen upp online och utvärderas för publicering i Månadsmeddelanden för Royal Astronomical Society. Studien leds av Dr. Elizabeth Stanway, docent i astronomigruppen vid University of Warwick, Storbritannien, och fick hjälp av Dr. J.J. Eldridge, universitetslektor vid University of Auckland, Nya Zeeland.
För deras studie utvecklade Dr. Stanway och Dr. Eldridge en serie nya forskningsmodeller som utformats för att ompröva utvecklingen av stjärnor. Dessa modeller, kända som Binary Population and Spectral Synthesis (BPASS) -modeller, hade tidigare visat sig effektiva i att utforska egenskaperna hos unga stjärnpopulationer inom Vintergatan och i hela universum.
Med hjälp av samma modeller studerade Dr. Eldridge ett prov av kulakluster i Vintergatan och närliggande lugna galaxer. De tog också hänsyn till detaljerna om utvecklingen av binärstjärnor inom kulakluster och använde dem för att utforska färgerna på ljus och spektra från gamla binära populationer. Kort sagt består binära stjärnsystemutveckling av en stjärna som expanderar till en jätte medan gravitationskraften hos de mindre stjärnstjärnorna tar bort jättens atmosfär.
Vad de fann var att dessa binära system var ungefär 9 miljarder år gamla. Eftersom dessa stjärnor antas ha bildats samtidigt som de kulaklyngarna själva, visade detta att kulakluster inte är så gamla som andra modeller har antydt. Som Dr. Stanway sa om BPASS-modellerna utvecklade hon och Dr. Eldridge:
”Att bestämma åldrar för stjärnor har alltid varit beroende av att jämföra observationer med modellerna som kapslar vår förståelse för hur stjärnor bildas och utvecklas. Denna förståelse har förändrats över tid, och vi har blivit alltmer medvetna om effekterna av stjärnmångfalden - interaktionen mellan stjärnor och deras binära och tertiära följeslagare.
Om det är korrekt kan denna studie öppna nya vägar för forskning om hur massiva galaxer och deras stjärnor bildas. Dr. Stanway medger dock att mycket arbete fortfarande ligger framöver, vilket inkluderar att titta på närliggande stjärnsystem där enskilda stjärnor kan lösas - snarare än att betrakta det integrerade ljuset i ett kluster. Icke desto mindre kan studien ha enorm betydelse för vår förståelse av hur och när galaxer i vårt universum bildades.
"Om det är sant, förändrar det vår bild av de tidiga stadierna i galaxutvecklingen och var stjärnorna som har hamnat i dagens massiva galaxer, till exempel Vintergatan, kan ha bildats," sade hon. "Vi strävar efter att följa upp denna forskning i framtiden, utforska både förbättringar i modellering och de observerbara förutsägelser som uppstår från dem."
En integrerad del av kosmologin är att förstå när universum blev som det är, inte bara hur. Genom att bestämma hur gamla globulära kluster är, kommer astronomer att ha en annan avgörande pusselbit hur och när de tidigaste galaxerna bildades. Och dessa, i kombination med observationer som ser ut till de tidigaste epokarna av universum, kan bara ge en komplett modell av kosmologi.
