Ein metallarmer Stern, der nur 190 Lichtjahre von der Sonne entfernt ist, ist 14,46 + -0,80 Milliarden Jahre alt, was bedeutet, dass der Stern fast so alt ist wie das Universum! Diese Ergebnisse gingen aus einer neuen Studie hervor, die von Howard Bond geleitet wurde. Solche metallarmen Sterne sind für Astronomen (super) wichtig, weil sie eine unabhängige Untergrenze für das Alter des Universums festlegen, die verwendet werden kann, um Altersschätzungen zu bestätigen, die auf andere Weise abgeleitet wurden.
In der Vergangenheit ergaben Analysen von Kugelhaufen und der Hubble-Konstante (Expansionsrate des Universums) sehr unterschiedliche Altersstufen für das Universum und wurden durch Milliarden von Jahren ausgeglichen! Daher die Bedeutung des Sterns (HD 140283), der von Bond und seinen Mitautoren untersucht wurde.
"Innerhalb der Fehler steht das Alter von HD 140283 nicht im Widerspruch zum Alter des Universums, 13,77 ± 0,06 Milliarden Jahre, basierend auf dem Mikrowellenhintergrund und der Hubble-Konstante, aber es muss sich kurz nach dem Urknall gebildet haben." Das Team stellte fest.
Metallarme Sterne können verwendet werden, um das Alter des Universums einzuschränken, da der Metallgehalt typischerweise ein Indikator für das Alter ist. Schwerere Metalle entstehen im Allgemeinen bei Supernova-Explosionen, die das umgebende interstellare Medium verschmutzen. Sterne, die später aus diesem Medium geboren wurden, sind stärker mit Metallen angereichert als ihre Vorgänger, wobei jede nachfolgende Generation zunehmend angereichert wird. In der Tat weist HD 140283 weniger als 1% des Eisengehalts der Sonne auf, was einen Hinweis auf ihr beträchtliches Alter liefert.
HD 140283 wurde zuvor verwendet, um das Alter des Universums einzuschränken, aber Unsicherheiten, die mit seiner geschätzten Entfernung (zu diesem Zeitpunkt) verbunden waren, machten die Altersbestimmung etwas ungenau. Das Team entschied sich daher, mit dem Hubble-Weltraumteleskop (HST) einen neuen und verbesserten Abstand für HD 140283 zu erhalten, und zwar über den trigonometrischen Parallaxenansatz. Die Entfernungsunsicherheit für HD 140283 wurde im Vergleich zu bestehenden Schätzungen signifikant verringert, was zu einer genaueren Altersschätzung für den Stern führte.
Das Team verwendete die neuesten Evolutionsspuren (im Grunde genommen Computermodelle, die die Leuchtkraft und Temperaturentwicklung eines Sterns als Funktion der Zeit verfolgen) auf HD 140283 und ermittelte ein Alter von 14,46 + -0,80 Milliarden Jahren (siehe Abbildung oben). Die damit verbundene Unsicherheit könnte jedoch weiter gemindert werden, indem die Stichprobengröße von (sehr) metallarmen Sternen mit präzisen Abständen erhöht wird, zusammen mit der unendlichen Aufgabe, Computermodelle zu verbessern, die zur Abgrenzung der Evolutionsspur eines Sterns eingesetzt werden. Ein aus dieser Stichprobe berechneter Durchschnitt würde eine feste Untergrenze für das Alter des Universums liefern. Die Zuverlässigkeit des ermittelten Alters hängt ebenfalls von der genauen Bestimmung des Metallgehalts der Probe ab. Wir müssen jedoch möglicherweise nicht lange warten, wie Don VandenBerg (UVic) freundlicherweise an das Space Magazine weiterleitete, um zu erwarten, dass „ein erweiterter Artikel über HD 140283 und die anderen [ähnlichen] Ziele, für die wir die Parallaxen [Entfernungen] verbessert haben“.
Wie eingangs erwähnt, ergaben Analysen von Kugelhaufen und der Hubble-Konstante für das Universum sehr unterschiedliche Altersstufen. Daher ist die Motivation für Bond et al. 2013 Studie, die darauf abzielte, ein Alter für den metallarmen Stern HD 140283 zu bestimmen, das mit bestehenden Altersschätzungen für das Universum verglichen werden konnte. Das unterschiedliche Alter war teilweise auf Unsicherheiten in der kosmischen Entfernungsskala zurückzuführen, da die Bestimmung der Hubble-Konstante auf der Ermittlung (genauer) Entfernungen zu Galaxien beruhte. Historische Schätzungen für die Hubble-Konstante lagen zwischen 50 und 100 km / s / Mpc, was eine Altersverteilung für das Universum von ~ 10 Milliarden Jahren definiert.
Die oben erwähnte Streuung der Hubble-Konstantenschätzungen war sicherlich unbefriedigend, und Astronomen erkannten, dass zuverlässige Ergebnisse erforderlich waren. Eines der Hauptziele für HST war es, die mit der Hubble-Konstante verbundenen Unsicherheiten auf <10% zu reduzieren und so eine verbesserte Schätzung für das Alter des Universums zu erhalten. Gegenwärtige Schätzungen für die Hubble-Konstante, die an HST-Daten gebunden sind, scheinen einen kleineren Bereich (64-75 km / s / Mpc) zu umfassen, wobei der Mittelwert ein Alter nahe ~ 14 Milliarden Jahren impliziert.
Die Bestimmung eines zuverlässigen Alters für Sterne in Kugelhaufen hängt ebenfalls von der Verfügbarkeit einer verlässlichen Entfernung ab, und das Team stellt fest, dass „es immer noch unklar ist, ob das Alter der Kugelhaufen mit dem Alter des Universums kompatibel ist oder nicht [vorhergesagt aus der Hubble-Konstante und andere Mittel]. ” Kugelsternhaufen legen eine Untergrenze für das Alter des Universums fest, und ihr Alter sollte kleiner sein als das aus der Hubble-Konstante (& kosmologischen Parametern) abgeleitete.
Zusammenfassend bestätigt die Studie, dass alte Sterne durch die Sonnenumgebung streifen, mit denen das Alter des Universums (~ 14 Milliarden Jahre) eingeschränkt werden kann. Im Vergleich dazu ist die Sonne ~ 4,5 Milliarden Jahre alt.
Die Ergebnisse des Teams werden in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Ein Preprint ist auf arXiv verfügbar. Die Koautoren der Studie sind E. Nelan, D. VandenBerg, G. Schaefer und D. Harmer. Der interessierte Leser, der vollständige Informationen wünscht, findet die folgenden relevanten Werke: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
