Zvijezda Metuzalem: Najstarije nebesko tijelo?
Sedmog marta 2013. tim astronoma sa Instituta za svemirski teleskop u Baltimoreu objavio je broj koji je zvučao kao paradoks: zvijezda udaljena 190,1 svjetlosnih godina stara je, prema novom mjerenju, 14,46 milijardi godina.
Svemir u kojem se ta zvijezda nalazi, prema tadašnjoj procjeni, imao je oko 13,8 milijardi godina.
Zvijezda je, drugim riječima, prema središnjoj vrijednosti procjene izgledala starija od procijenjene starosti svemira, iako su se intervali nesigurnosti preklapali.
Katalogizirana kao HD 140283, ubrzo je u medijima dobila nadimak Zvijezda Metuzalem.
Zvijezda koja je odavno privlačila pažnju
HD 140283 je podorijaš zvijezda u sazviježđu Vaga, siromašna teškim elementima i izuzetno brza u svom kretanju kroz galaksiju. Sedme je magnitude, pa se može vidjeti i običnim dvogledom.
Njena fotografija iz digitaliziranog nebeskog pregleda snimljena je UK Schmidt teleskopom Anglo-Australske opservatorije, u plavom svjetlu.
Deficit teških elemenata u HD 140283 — oko 1/250 količine koja se nalazi u Suncu — prvi su 1951. spektroskopski utvrdili Joseph W. Chamberlain i Lawrence Aller.
Taj rad se i danas navodi kao polazna tačka za sve kasnije procjene starosti zvijezde.
Procjene iz ranih 2000-ih davale su vrijednosti i do 16 milijardi godina, s velikom mjernom nesigurnošću.
Evropski satelit Hipparcos je ranije izmjerio njenu paralaksu, ali s nesigurnošću starosti od oko dvije milijarde godina.
Mjerenje koje je trebalo riješiti spor
Tim predvođen Howardom Bondom sa Univerziteta Pennsylvania State i Instituta za svemirski teleskop upotrijebio je Fine Guidance senzore Hubble teleskopa da izmjeri precizniju paralaksu HD 140283.
Hubble je smanjio nesigurnost mjerenja paralakse približno pet puta u odnosu na Hipparcosov satelit.
U naučnom radu objavljenom 13. februara 2013. u časopisu Astrophysical Journal Letters, tim je naveo starost od 14,46 ± 0,31 milijardi godina, gdje ta greška obuhvata isključivo nesigurnost paralakse.
Šire objavljivana brojka od 14,5 ± 0,8 milijardi godina uključivala je i dodatne nesigurnosti modela same zvijezde.
Bond je izjavio: "Utvrdili smo da je riječ o najstarijoj poznatoj zvijezdi sa pouzdano određenom starošću."
Objasnio je da preostala mjerna nesigurnost čini starost zvijezde kompatibilnom sa starošću svemira, i nazvao je rezultat snažnim dokazom u prilog teoriji Velikog praska — suprotno okviru "zvijezda ruši Veliki prasak" koji je kružio u popularnim tekstovima.
Starost koja se s vremenom smanjivala
Naredne revizije su starost HD 140283 smanjivale, a ne povećavale.
Tim Jianlinga Tanga i Meridith Joyce je 2021., koristeći MESA modele zvijezdane evolucije i interferometrijska mjerenja CHARA niza teleskopa, izračunao starost od približno 12,0 milijardi godina, uz nesigurnost od 0,5 milijardi godina.
Drugi timovi su, u zavisnosti od pretpostavljene mase zvijezde, dolazili do međuvrijednosti između 12,2 i 13,7 milijardi godina.
Paralelno, starost samog svemira je preciznije određena.
Finalni rezultati satelita Planck iz 2018. daju starost od 13,787 ± 0,020 milijardi godina, izračunatu na osnovu kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja.
Nezavisna procjena starosti kuglastog zvjezdanog skupa M92, objavljena 2023. u časopisu Astronomical Journal, dala je vrijednost od 13,80 ± 0,75 milijardi godina.
Paradoks iz 2013. je time praktično nestao.
Rasprava koja se nije zatvorila
Pitanje starosti svemira se ipak vratilo, ovaj put iz drugog pravca.
Fizičar Rajendra Gupta sa Univerziteta u Otavi objavio je 2023. u recenziranom časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society model koji kombinuje Zwickyjevu teoriju "umornog svjetla" s idejom promjenjivih fizičkih konstanti, predlažući starost svemira od 26,7 milijardi godina.
Reakcija struke bila je oštra.
Brad Tucker sa Australskog nacionalnog univerziteta je za IFLScience izjavio da bi fenomen umornog svjetla, da zaista postoji, "već bio uočen ili uzet u obzir pri kalibraciji" ranijih mjerenja.
Tamara Davis sa Univerziteta u Queenslandu je istakla da starost od oko 14 milijardi godina potvrđuje nekoliko nezavisnih mjerenja, od kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja do strukture svemira u velikim razmjerama.
Guptin rad ostaje izvan glavne struje kosmologije. Model nije prihvaćen kao zamjena za ΛCDM jer ne objašnjava jednako uspješno sva postojeća kosmološka opažanja.
Rana zapažanja James Webb svemirskog teleskopa iz 2022. i 2023. pokazala su naizgled prezrele i premasivne galaksije u vrlo ranom svemiru, što je isprva otvorilo pitanja o kalibraciji instrumenta.
Scientific American je 2024. prenio rezultate recenzirane provjere dva najupečatljivija kandidata, koja je zaključila da kalibracija nije problem za te konkretne objekte.
Pojedini radovi objavljeni između 2024. i 2026. i dalje izvještavaju o ranim JWST galaksijama koje izgledaju premasivne za tako mlado doba svemira po standardnom modelu, unutar 95 posto intervala pouzdanosti.
Ta rasprava se, međutim, odnosi na to koliko su te galaksije bile zrele tako rano u istoriji svemira, a ne na starost pojedinačnih zvijezda poput HD 140283.
IZVORI
- Bond, H. E. et al., "HD 140283: A Star in the Solar Neighborhood that Formed Shortly After the Big Bang," Astrophysical Journal Letters 765, L12 (2013)
- Tang, J. & Joyce, M., "Revised Best Estimates for the Age and Mass of the Methuselah Star HD 140283 Using MESA and Interferometry and Implications for 1D Convection," Research Notes of the AAS 5, 117 (2021)
- Ying, J. M. et al., "The Absolute Age of M92," Astronomical Journal 166, 18 (2023)
- Gupta, R., "JWST early Universe observations and ΛCDM cosmology," Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 524, 3385 (2023)
- Planck Collaboration, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"
- Chamberlain, J. W., & Aller, L. H., Astrophysical Journal 114, 52 (1951). (arhivski primarni izvor, citiran u recenziranoj literaturi; direktan pristup nije nezavisno provjeren)
- NASA/Hubble Space Telescope, "Hubble Finds Birth Certificate of Oldest Known Star" (2013)
- IFLScience, "Why It's Extremely Unlikely The Universe Is 26.7 Billion Years Old"
- Scientific American, "Astronomers Grapple with JWST's Discovery of Early Galaxies" (2024)
Aquarius
Istraživač nepoznatog i web inženjer. Ako ti se sviđaju tekstovi koje čitaš, možeš me podržati preko Buy Me a Coffee. I bez toga, drago mi je što si tu.