Afbeelding tegoed: Hubble
Dankzij de Hubble-ruimtetelescoop gebruiken astronomen oude sterren in de Melkweg om een onafhankelijke schatting te maken over de leeftijd van het heelal. Onder deze nieuwe methode richtten de astronomen zich op oude witte dwergsterren die met een zeer voorspelbare snelheid afkoelen. Deze sterren werden gevormd aan het begin van het heelal en de astronomen konden schatten dat ze tussen de 12 en 13 miljard jaar oud zijn. Goed genoeg.
De grenzen van zijn krachtige visie verlegend, heeft NASA's Hubble-ruimtetelescoop de oudste uitgebrande sterren in ons Melkwegstelsel blootgelegd. Deze extreem oude, vage 'uurwerksterren' bieden een volledig onafhankelijke lezing over de leeftijd van het heelal zonder te vertrouwen op metingen van de uitdijing van het heelal.
De oude witte dwergsterren, zoals gezien door Hubble, blijken 12 tot 13 miljard jaar oud te zijn. Omdat eerdere Hubble-waarnemingen aantonen dat de eerste sterren minder dan 1 miljard jaar na de geboorte van het heelal in de oerknal gevormd zijn, brengt het vinden van de oudste sterren astronomen ruim binnen handbereik om de absolute leeftijd van het heelal te berekenen.
Hoewel in eerder Hubble-onderzoek de leeftijd van het heelal is vastgesteld op 13 tot 14 miljard jaar op basis van de snelheid waarmee de ruimte is uitgebreid, is de verjaardag van het heelal zo'n fundamentele en diepgaande waarde dat astronomen lang naar andere leeftijdsdatingstechnieken hebben gezocht om hun conclusies. "Deze nieuwe waarneming maakt kortsluiting bij het ouder worden en biedt een volledig onafhankelijke manier om die waarde vast te stellen", zegt Harvey Richer van de University of British Columbia, Canada.
Richer en zijn collega's deden de nieuwe ouderdomswaarnemingen door Hubble te gebruiken om op zoek te gaan naar ongrijpbare oude sterren die verborgen waren in een bolvormige sterrenhoop op 5.600 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Scorpius. De resultaten worden gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.
Conceptueel gezien is de nieuwe observatie volgens de leeftijd even elegant als het schatten hoe lang geleden een kampvuur brandde door de temperatuur van de smeulende kolen te meten. Voor Hubble zijn de 'kolen' witte dwergsterren, de uitgebrande restanten van de vroegste sterren die zich in ons sterrenstelsel hebben gevormd.
Hete, dichte bollen koolstof-as die zijn achtergelaten door de kernoven van de lang gestorven ster, koelen witte dwergen af met een voorspelbare snelheid? hoe ouder de dwerg, hoe koeler het is, waardoor het een perfecte "klok" is die tikt al bijna zolang het universum bestaat.
Deze benadering is erkend als betrouwbaarder dan het dateren van de oudste sterren die nog steeds branden door kernfusie, die berust op complexe modellen en berekeningen over hoe een ster zijn nucleaire brandstof verbrandt en ouder wordt. Witte dwergen zijn gemakkelijker te verouderen omdat ze gewoon afkoelen, maar het is altijd de kunst geweest om de zwakste en dus langstlopende 'klokken' te vinden.
Als witte dwergen afkoelen, worden ze zwakker, en dit vereiste dat Hubble veel snapshots nam van de oude bolvormige sterrenhoop M4. De waarnemingen bedroegen bijna acht dagen blootstellingstijd over een periode van 67 dagen. Hierdoor konden nog zwakkere dwergen zichtbaar worden, tot uiteindelijk de coolste? en oudste? dwergen werden gezien. Deze sterren zijn zo zwak (met een magnitude van 30 ° die aanzienlijk zwakker is dan oorspronkelijk werd verwacht voor elke Hubble-telescoopopname met de originele camera's), ze zijn minder dan een miljardste van de schijnbare helderheid van de zwakste sterren die met het blote oog kunnen worden gezien .
Bolvormige sterrenhopen zijn de eerste pioniers van de Melkweg. Velen kwamen samen om de hub van ons sterrenstelsel te bouwen en vormden miljarden jaren vóór het verschijnen van de prachtige pinwheelschijf van de Melkweg (zoals verder bevestigd door de waarnemingen van Richer). Tegenwoordig overleven 150 bolhopen in de galactische halo. De bolhoop M4 is gekozen omdat deze het dichtst bij de aarde staat, dus de intrinsiek zwakste witte dwergen zijn nog steeds helder genoeg om door Hubble te worden uitgekozen.
In 1928 deden Edwin Hubble's metingen van sterrenstelsels hem beseffen dat het universum zich uniform uitbreidde, wat betekende dat het universum een eindige leeftijd had die geschat kon worden door wiskundig 'de expansie achteruit te laten lopen'. Edwin Hubble schatte voor het eerst dat het universum slechts 2 miljard jaar oud was. Onzekerheden over het werkelijke expansiepercentage leidden eind jaren zeventig tot een levendig debat, met schattingen variërend van 8 miljard tot 18 miljard jaar. Schattingen van de leeftijden van de oudste normale "hoofdreeks" -sterren stonden op gespannen voet met de lagere waarde, aangezien sterren niet ouder konden zijn dan het universum zelf.
In 1997 braken Hubble-astronomen deze impasse door triomfantelijk een betrouwbare leeftijd voor het universum aan te kondigen, berekend op basis van een zeer nauwkeurige meting van het uitzettingspercentage. Het beeld werd al snel ingewikkelder toen astronomen die Hubble en op de grond gebaseerde observatoria gebruikten, ontdekten dat het universum niet met een constante snelheid uitdijde, maar versnelde vanwege een onbekende afstotende kracht die 'donkere energie' wordt genoemd. Wanneer donkere energie wordt meegewogen in de uitbreidingsgeschiedenis van het universum, komen astronomen op een leeftijd van 13-14 miljard jaar. Deze leeftijd wordt nu onafhankelijk geverifieerd door de tijdperken van de "uurwerk" witte dwergen gemeten door Hubble.
Oorspronkelijke bron: Hubble News Release
