В Млечния път се намира един от най-старите известни обекти във Вселената.

Звездният куп М92, гъсто натъпкано кълбо от звезди на около 27 000 светлинни години от Земята, е на около 13,8 милиарда години, съобщават изследователи в статия, представена на 3 юни в arXiv.org. Новата по-прецизирана оценка на възрастта прави този звезден куп почти на същата възраст като Вселената.

Уточняването на възрастта на купове като М92 може да помогне да се определи възрастта на самата Вселена. То може също така да помогне за разрешаването на космически загадки за това как е еволюирала Вселената.

Възрастта е "на границата на възрастта на Вселената, оценена от други групи", коментира астрономът Мартин Ин (Martin Ying) от колежа "Дартмут".

"Това ни помага да определим долната граница на възрастта на Вселената. Не очакваме М92 да се е родил преди Вселената, нали?"

Кълбовидни купове като М92 са гъсти клъстери от звезди, за които се предполага, че са се образували по едно и също време. Това улеснява астрономите при измерването на възрастта на звездите. Звездите, които се раждат при различни маси, имат различна съдба: Големите бързо изразходват горивото си и умират млади, а малките се задържат. Определянето на това колко от звездите в клъстера са изживели основните части от годините си на изгаряне на гориво дава представа кога се е родил целият звезден куп.

На тези оценки се основаваха досега предположенията за това как протича звездната еволюция. Екипът на Мартин Ин модифицира този традиционен подход.

Учените моделират с помощта на компютър еволюцията на 20 000 виртуални звездни популации като М92, всяка от които за различна възможна възраст на клъстера, а след това те сравняват цветовете и яркостта на всяка от тези популации с наблюденията на М92 с космическия телескоп Хъбъл и изчисляват възрастта, която най-добре съответства на колекцията.

Не за първи път астрономите измерват възрастта на М92, но предишните оценки са се основавали само на една виртуална колекция от звезди. Сравняването на хиляди такива колекции намалява несигурността, която се внася от предположенията, заложени във всяка от тях.

Новата техника намалява несигурността на възрастта на клъстера с около 50 %, отбелязва Ин.

Екипът установява, че клъстерът е на 13,8 милиарда години, плюс-минус 750 милиона години. Това е поразително близо до най-добрата оценка на възрастта на Вселената: малко над 13,8 милиарда години, плюс или минус 24 милиона години, според измерването на сателита Планк на първата светлина, излъчена след Големия взрив.

Възрастта на клъстери като М92 е важна отчасти поради нарастващото напрежение относно това колко бързо расте Вселената. От 90-те години на миналия век насам астрономите знаят, че Вселената се разширява с все по-бързи темпове благодарение на мистериозна субстанция, наречена тъмна енергия. Но последните измервания на скоростта на това разширяване - величина, наречена константа на Хъбъл - се разминават помежду си.

Напрежението на Хъбъл

В астрономията съществуват две точни измервания на разширяването на Вселената, определено от "константата на Хъбъл" (H0). Едното се изчислява от близките наблюдения на свръхнови, а второто използва "космическия микровълнов фон" (H0 ~ 73 km/s/ Mpc ), или радиацията, която е започнала да се разпространява свободно във Вселената малко след Големия взрив (H0 ~ 67 km/s/Mpc).

Тези две измервания обаче се различават с около 10%, което предизвика дебат сред физиците и астрономите - дискусия, известна като напрежението на Хъбъл. Ако и двете измервания са точни, това означава, че настоящата теория на учените за устройството на Вселената е непълна.

Един от начините да се преодолее това напрежение е да се приеме различна възраст на Вселената, обяснява космологът и съавтор на изследването Майк Бойлан-Колчин (Mike Boylan-Kolchin) от Тексаския университет в Остин.

"Често си мислим, че Мойсей е слязъл от планината Синай с написано на някаква плоча "13,8 милиарда години" или нещо подобно, но това не е точно така", шегува се Бойлан-Колчин. "Ако приемем сериозно напрежението на Хъбъл, тогава трябва да кажем, че не познаваме толкова добре възрастта на Вселената."

Именно тук се появява М92. Преди космическите апарати да измерят най-ранната светлина в космоса, възрастта на кълбовидните купове бе най-добрият начин за определяне на възрастта на Вселената. Тази практика от известно време е излязла от мода, разказва космологът Уенди Фридман (Wendy Freedman) от Чикагския университет, която не е участвала в новата работа.

Но усъвършенстването на изчислителната техника, теорията и измерванията на разстоянията до купове като М92 я прави достойна за повторен опит.

"Самото напрежение на Хъбъл е наистина труден за разчупване орех", коментира Фридман. Само това измерване не е достатъчно прецизно, за да реши дебата. Но "колкото повече видове ограничения имаме, толкова по-добре", добавя тя. "Това показва пътя към бъдещето."

J. Ying et al. The absolute age of M92. arxiv:2306.01280. Submitted June 3, 2023. http://www.arxiv.org/abs/2306.02180 

A star cluster in the Milky Way appears to be as old as the universe, Science News