Een metaalarme ster op slechts 190 lichtjaar van de zon is 14,46 + -0,80 miljard jaar oud, wat betekent dat de ster bijna net zo oud is als het heelal! Die resultaten kwamen voort uit een nieuwe studie onder leiding van Howard Bond. Dergelijke metaalarme sterren zijn (super) belangrijk voor astronomen omdat ze een onafhankelijke ondergrens stellen voor de leeftijd van het heelal, die kan worden gebruikt om leeftijdschattingen die op andere manieren zijn afgeleid, te bevestigen.
In het verleden leverden analyses van bolhopen en de Hubble-constante (expansiesnelheid van het heelal) enorm verschillende tijdperken op voor het heelal en werden ze gecompenseerd door miljarden jaren! Vandaar het belang van de ster (aangeduid als HD 140283) die door Bond en zijn coauteurs is bestudeerd.
"Binnen de fouten is het tijdperk van HD 140283 niet in strijd met het tijdperk van het heelal, 13,77 ± 0,06 miljard jaar, gebaseerd op de achtergrond van de magnetron en de constante van Hubble, maar het moet zich kort na de oerknal hebben gevormd." merkte het team op.
Metaalarme sterren kunnen worden gebruikt om de leeftijd van het heelal te beperken, omdat metaalgehalte typisch een proxy is voor leeftijd. Zwaardere metalen worden over het algemeen gevormd bij supernova-explosies, die het omringende interstellaire medium vervuilen. Sterren die vervolgens uit dat medium zijn geboren, zijn meer verrijkt met metalen dan hun voorgangers, en elke volgende generatie wordt steeds meer verrijkt. Inderdaad, HD 140283 vertoont minder dan 1% van het ijzergehalte van de zon, wat een indicatie geeft van zijn aanzienlijke leeftijd.
HD 140283 was eerder gebruikt om de leeftijd van het heelal te beperken, maar onzekerheden die verband hielden met de geschatte afstand (op dat moment) maakten de leeftijdsbepaling enigszins onnauwkeurig. Het team besloot daarom om een nieuwe en verbeterde afstand voor HD 140283 te verkrijgen met behulp van de Hubble Space Telescope (HST), namelijk via de trigonometrische parallax-benadering. De afstandsonzekerheid voor HD 140283 was aanzienlijk verminderd in vergelijking met bestaande schattingen, wat resulteerde in een nauwkeurigere leeftijdsschatting voor de ster.
Het team paste de nieuwste evolutionaire sporen toe (in feite computermodellen die de helderheid en temperatuurevolutie van een ster als functie van de tijd volgen) op HD 140283 en bereikte een leeftijd van 14,46 + -0,80 miljard jaar (zie figuur hierboven). Toch kan de bijbehorende onzekerheid verder worden verzacht door de steekproefomvang van (zeer) metaalarme sterren met precieze afstanden te vergroten, in samenhang met de eindeloze taak om computermodellen te verbeteren die worden gebruikt om het evolutionaire spoor van een ster af te bakenen. Een uit die steekproef berekend gemiddelde zou een stevige ondergrens vormen voor de leeftijd van het heelal. De betrouwbaarheid van de bepaalde leeftijd hangt ook af van het nauwkeurig bepalen van het metaalgehalte van het monster. Het is echter mogelijk dat we niet lang hoeven te wachten, zoals Don VandenBerg (UVic) vriendelijk aan Space Magazine vertelde, "een uitgebreid artikel over HD 140283 en de andere [vergelijkbare] doelen waarvoor we parallaxen [afstanden] hebben verbeterd."
Zoals aan het begin opgemerkt, leverden analyses van bolhopen en de constante van Hubble enorm verschillende leeftijden op voor het heelal. Vandaar de motivatie voor de Bond et al. Onderzoek uit 2013, dat tot doel had een leeftijd te bepalen voor de metaalarme ster HD 140283 die vergeleken kon worden met bestaande leeftijdsschattingen voor het heelal. De discrepante leeftijden waren deels het gevolg van onzekerheden in de kosmische afstandsschaal, aangezien de bepaling van de Hubble-constante berustte op het vaststellen van (nauwkeurige) afstanden tot sterrenstelsels. Historische schattingen voor de Hubble-constante varieerden van 50-100 km / s / Mpc, wat een leeftijdsverdeling voor het heelal van ~ 10 miljard jaar definieert.
De bovengenoemde spreiding in constante schattingen van Hubble was zeker niet bevredigend en astronomen erkenden dat betrouwbare resultaten nodig waren. Een van de belangrijkste doelstellingen die voor HST voor ogen stond, was het verminderen van onzekerheden in verband met de Hubble-constante tot <10%, waardoor een betere schatting voor de leeftijd van het heelal werd verkregen. De huidige schattingen voor de Hubble-constante lijken, gekoppeld aan HST-gegevens, een kleiner bereik te beslaan (64-75 km / s / Mpc), waarbij het gemiddelde een leeftijd van bijna 14 miljard jaar impliceert.
Het bepalen van een betrouwbare leeftijd voor sterren in bolhopen hangt ook af van de beschikbaarheid van een betrouwbare afstand, en het team merkt op dat "het nog steeds onduidelijk is of bolhoopleeftijden al dan niet verenigbaar zijn met de leeftijd van het heelal [voorspeld uit de Hubble-constante en andere middelen]. " Bolvormige sterrenhopen stellen een ondergrens voor de leeftijd van het heelal, en hun leeftijd zou kleiner moeten zijn dan die afgeleid uit de Hubble-constante (& kosmologische parameters).
Kortom, de studie bevestigt opnieuw dat er oude sterren in de zonnewijk rondzwerven die kunnen worden gebruikt om de leeftijd van het heelal (~ 14 miljard jaar) te beperken. De zon is daarentegen ~ 4,5 miljard jaar oud.
De bevindingen van het team verschijnen in de Astrophysical Journal Letters en er is een voordruk beschikbaar op arXiv. De coauteurs van de studie zijn E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer en D. Harmer. De geïnteresseerde lezer die volledige informatie wenst, vindt de volgende werken relevant: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
