Wiek wszechświata wydaje się być kwestionowany przez gromadę kulistą liczącą 13,8 miliarda lat

Oszacowanie wieku gromad kulistych gwiazd, takich jak M92, może położyć kres długotrwałej kosmicznej debacie: wiek wszechświata. Analiza wskazuje, że ta grupa – znajdująca się w naszej galaktyce – ma od 13,1 do 14,5 miliarda lat, co jest zaskakująco zbliżone do wieku szacowanego dla wszechświata, co stawia pod znakiem zapytania jego prawdziwy wiek.

Gromady kuliste to bardzo gęste gromady gwiazd, które mogą zawierać do stu tysięcy gwiazd skupionych w średnicach od dwudziestu do kilkuset lat świetlnych. W naszej galaktyce jest około 150 gromad kulistych, krążących wokół jej centrum. Gromady te będą zamieszkiwać niektóre z najstarszych gwiazd w Drodze Mlecznej. Niedobór pierwiastków składowych tych gwiazd (czerwonych olbrzymów) wskazuje, że powstały one wkrótce po Wielkim Wybuchu i dlatego są kluczowymi przedmiotami do badań dla zrozumienia ewolucji wszechświata.

Aby oszacować wiek gwiazd lub gromad, astronomowie na ogół polegają na kilku metodach. Jednym z nich jest poleganie na różnicach między grupami. Bardziej masywne gwiazdy szybciej zużywają wodór i zaczynają pęcznieć, a następnie eksplodować, podczas gdy mniej masywne gwiazdy mają znacznie dłuższą żywotność. Jednak dokładniejszy moment, w którym następuje każdy etap cyklu życia gwiazdy, jest bardziej złożoną tajemnicą.

Dokładniejsza metoda oceny

Aby dokładniej zmierzyć wiek gwiazd lub gromad, astronomowie wykorzystują diagram Hertzsprunga-Russella, który polega na śledzeniu ich temperatury na podstawie ich jasności. Uzyskane krzywe wskazują chronologię etapów cyklu życia każdej gwiazdy. Określenie, ile gwiazd starzeje się w tym samym czasie w gromadzie, może dać wyobrażenie o tym, kiedy narodziła się całość. Dzięki temu wykresowi astronomowie byli w stanie odkryć, że gwiazdy w gromadzie kulistej są mniej więcej w tym samym wieku.

Jednak tej metodzie brakuje precyzji i można ją łatwo zastosować tylko do gromad kulistych lub pojedynczych gwiazd. Astronomowie z Dartmouth College proponują teraz dokładniejsze metody pomiarowe do określania wieku M92, w tym uwzględnienie słynnej stałej Hubble’a – tempa ekspansji Wszechświata. Ich wyniki wskazują na wiek rzędu wieku szacowanego dla wszechświata.

” To pomaga nam określić minimalny wiek wszechświata. Nie spodziewamy się, że M92 narodzi się przed wszechświatem », Mężczyzna Badacz Dartmouth i główny autor badań, Martin Young. Jego kolega Mike Boylan-Kolchin z University of Texas w Austin dodaje: Jeśli poważnie traktujemy stałą Hubble’a, musimy również powiedzieć, że nie znamy zbyt dobrze wieku wszechświata. „.

Era bardzo zbliżona do epoki wszechświata?

Według odkryć z lat 90. wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie – przyspieszeniu spowodowanym przez ciemną energię. Ale ostatnie pomiary tego tempa ekspansji (stała Hubble’a) pokazują sprzeczne liczby. Niektórzy eksperci uważają, że ta ekspansja może być złudzeniem. Według Yinga i jego współpracowników jedynym sposobem definitywnego określenia tej stałej jest zaakceptowanie faktu, że Wszechświat może mieć inny wiek niż wcześniej szacowano.

” Sam wysiłek Hubble’a jest naprawdę trudnym problemem do rozwiązania. Sama ta analogia nie jest wystarczająco dokładna, aby rozstrzygnąć kontrowersje. Ale im więcej rodzajów ograniczeń mamy, tym lepiej. mówi ekspert zewnętrzny, komentując badanie Wendy Friedman z University of Chicago.

Oznacza to, że przed pomiarami opartymi na pierwszym świetle wyemitowanym po Wielkim Wybuchu, wiek gromad kulistych był najlepszym sposobem oceny wieku Wszechświata. Jednak od jakiegoś czasu ta metoda jest przestarzała. Jednak postęp w modelowaniu komputerowym może teraz zwiększyć dokładność tej metody.

W nowym badaniu naukowcy wymyślili na nowo metodę w tym kierunku, szacując wiek M92, gromady kulistej krążącej wokół centrum naszej galaktyki i około 27 000 lat świetlnych od Ziemi. W tym celu zaprojektowano kolekcję 20 000 gromad gwiazd w różnym wieku.

W rzeczywistości wiek tej grupy został już wcześniej oszacowany. Jednak większość obliczeń opierała się na unikalnym modelowaniu gromad gwiazd i wykorzystywaniu technik szacowania, które są względnie niezależne od ich odległości i „przesunięcia ku czerwieni”. W ramach nowego opracowania, w przedpremierowej publikacji pt arXiv, Naukowcy modelowali gromady, biorąc pod uwagę szeroki zakres parametrów fizycznych, takich jak nieprzezroczystość, szybkość reakcji jądrowej, obfitość helu i ruchy konwekcyjne. Dodatkowo uwzględniono różnice w odległości i przesunięciu ku czerwieni, a także metale ogółem (ułamek masowy inny niż wodór czy hel).

Nowy protokół zmniejszyłby poziom błędu oszacowania do około 50%. Wyniki uzyskane z modeli porównano następnie z wynikami obserwacji gromad przeprowadzonych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Porównanie obu zestawów danych pozwoliło naukowcom oszacować, że M92 ma 13,8 miliarda lat, czyli około 750 milionów lat. Ta niepewność wynosząca 5,4% byłaby spowodowana niepewnością związaną z rzeczywistą ustawioną odległością, jak również innymi parametrami niecałkowitymi.

W zaskakujący i sprzeczny z intuicją sposób szacunek ten jest bardzo (bardzo) zbliżony do zakładanego wieku Wszechświata, który wynosi 13,8 miliarda lat plus minus 24 miliony lat (według najnowszych pomiarów z Kosmicznego Teleskopu Plancka). Tak więc te nowe dane wskazują na potrzebę całkowitej ponownej oceny prawdziwego wieku naszego wszechświata.

źródło : arXiv