Najstarsze gwiazdy jako kosmiczny zegar. Policzyli wiek Wszechświata

Badanie przeprowadzili naukowcy z Uniwersytetu w Bolonii oraz Instytutu Astrofizyki im. Leibniza w Poczdamie (AIP). Ich analiza jest nowym elementem debaty dotyczącej tzw. napięcia Hubble'a - jednego z najważniejszych sporów współczesnej kosmologii. 

Kluczowym parametrem opisującym ewolucję kosmosu jest stała Hubble'a, określająca tempo rozszerzania się Wszechświata. Problem polega jednak na tym, że różne metody pomiaru prowadzą do sprzecznych wyników.

Obserwacje oparte na cefeidach i supernowych sugerują szybsze tempo ekspansji, co oznaczałoby młodszy Wszechświat, mający około 13 mld lat. Z kolei analizy kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła, będącego pozostałością po Wielkim Wybuchu, wskazują na wolniejsze tempo rozszerzania się i starszy Kosmos, liczący około 14 miliardów lat.

Nowe badanie proponuje inne podejście do tego problemu. Zamiast analizować bezpośrednio tempo ekspansji, naukowcy postanowili określić wiek najstarszych gwiazd. Jak podkreślają badacze, Wszechświat nie może być młodszy niż najstarsze gwiazdy, które zawiera. Dlatego precyzyjne określenie wieku takich obiektów pozwala ustalić dolną granicę wieku kosmosu.

W tym celu naukowcy wykorzystali katalog opracowany w AIP, zawierający dane dotyczące wieku ponad 200 tysięcy gwiazd Drogi Mlecznej. Kluczową rolę odegrały przy tym pomiary z europejskiej misji kosmicznej Gaia, która dostarczyła niezwykle dokładnych informacji o odległościach, jasności i widmach gwiazd.

Z ogromnego zbioru danych wybrano następnie niewielką, starannie zweryfikowaną próbkę najstarszych obiektów. Badacze skupili się na jakości danych, eliminując gwiazdy, których wiek mógł być określony mniej precyzyjnie. Ostatecznie szczegółowej analizie poddano około 100 bardzo starych gwiazd, a ich wiek obliczono przy użyciu systemu modelowania gwiazd StarHorse.

Uzyskany wynik wskazuje, że najbardziej prawdopodobny wiek badanych gwiazd, a więc i minimalny wiek Wszechświata, wynosi około 13,6 miliarda lat. Taka wartość jest zbyt duża, aby w pełni zgadzała się z młodszym Wszechświatem wynikającym z pomiarów cefeid i supernowych, ale jednocześnie dobrze pasuje do starszego wieku kosmosu wyznaczanego na podstawie mikrofalowego promieniowania tła.

Naukowcy zaznaczają jednak, że wyniki nie są jeszcze ostateczne. Wciąż istnieją pewne niepewności w metodach określania wieku gwiazd, które mogą wpływać na końcowe wnioski. Kolejne publikacje danych z misji Gaia mają jednak znacząco poprawić dokładność pomiarów. Jeśli tak się stanie, analiza najstarszych gwiazd może w przyszłości pomóc rozstrzygnąć jeden z największych sporów współczesnej kosmologii.