Найстаріші зірки в Галактиці підтвердили вік Всесвіту
Астрономи виміряли вік понад 150 тисяч давніх зірок у нашій Галактиці та виявили, що найстаріша з них має вік, який відповідає стандартній картині Всесвіту. Це спростовує деякі спроби пояснити Hubble tension.
Як можна визначити вік Всесвіту без свідоцтва про народження? Один із розумних способів — знайти його найстаріших мешканців і з'ясувати, скільки часу вони мали, щоб стати такими. Команда під керівництвом Індіраніла Баніка з Університету Портсмута здійснила саме це, дослідивши вік майже чверті мільйона зірок, розсіяних по Чумацькому Шляху. Результати дослідження вписуються в одну з найгарячіших дискусій сучасної космології.
Дослідження базується на каталозі 247,103 зірок Чумацького Шляху, кожна з яких була вивчена за допомогою високоякісної спектроскопії телескопа LAMOST в Китаї, а також точних вимірювань відстані з супутника Європейської космічної агенції Gaia. Вік зірок був визначений за допомогою детальних комп'ютерних моделей еволюції зірок протягом мільярдів років, що дозволяє астрономам читати вік зірки так само, як геолог читає страти порід. Оскільки старіючі зірки змінюються швидше на фінальних етапах життя, команда зосередилася на зірках, які наближаються до завершення свого нормального життєвого циклу, де дані є найбільш надійними.
Телескоп LAMOST на станції Сінглонг у провінції Хебей, Китай, чия високоякісна спектроскопія сотень тисяч зірок була центральною для цього нового оцінювання віку Всесвіту.
Отримання надійної відповіді вимагало суворого контролю якості даних. Команда застосувала ряд ретельних перевірок, наполягаючи на тому, що будь-яка дійсно стара зірка повинна бути бідною на метали та збагаченою певними хімічними елементами, що точно відповідає теорії формування зірок для об'єктів, які виникли в найперших главах Всесвіту. Вони також перевірили свої результати проти повністю незалежного набору віків, розрахованих лише за даними Gaia. Після всіх фільтрацій залишилася фінальна, надійна вибірка з 155,600 зірок.
Головний результат дослідження — вік найстарішої зірки в цій вибірці, який становить приблизно 13.73 мільярдів років, з лише вузьким діапазоном невизначеності. Додавши невеликий запас часу, який, ймовірно, знадобився для формування перших довговічних зірок після Великого вибуху, це вказує на космічний вік близько 13.8 мільярдів років, що комфортно збігається з даними, отриманими незалежно з космічного мікрохвильового фону, слабкого післясвітла самого Великого вибуху.
Космічний мікрохвильовий фон, найстаріше світло у Всесвіті, картографоване супутником ESA Planck. Це післясвітло Великого вибуху надає незалежну оцінку віку Всесвіту, з якою тепер близько збігається це нове дослідження стародавніх зірок (Кредит: ESA та Планк-колаборація).
Космологи роками борються з так званою "Hubble tension" — впертою невідповідністю між двома різними способами вимірювання швидкості розширення Всесвіту сьогодні. Деякі запропоновані рішення для цієї загадки базуються на зовсім новій фізиці, що діяла в найраніші моменти Всесвіту, і ці рішення передбачають помітно молодший Всесвіт, ближчий до 12.9 мільярдів років. Якщо це було б правильно, то найстаріші зірки, знайдені тут, просто не повинні були б існувати, оскільки вони були б старшими за сам Всесвіт.
Натомість, зірки підтверджують стандартну картину, кидаючи реальні сумніви на ці ранні фізичні пояснення для Hubble tension, залишаючи саму невідповідність без вирішення. Це яскраве нагадування про те, що деякі з найстаріших мешканців Всесвіту можуть все ще вирішувати суперечки серед астрономів, що їх вивчають, просто будучи точно такими ж старими, як і очікувалося, і не на день старшими.
