Старейшие звезды Галактики подтвердили возраст Вселенной

Как можно проверить возраст Вселенной без свидетельства о рождении? Один из умных подходов заключается в том, чтобы найти её старейших обитателей и выяснить, насколько долго они существуют. Команда под руководством Индранила Баника из Университета Портсмута провела исследование, в ходе которого проанализировала возраст почти четверти миллиона звезд, разбросанных по Млечному Пути. Результаты исследования попадают в центр одной из самых горячих дискуссий современной космологии.

Исследование основано на каталоге из 247,103 звезд Млечного Пути, каждая из которых была изучена с помощью высокоразрешающей спектроскопии телескопа LAMOST в Китае, а также точных измерений расстояний с использованием европейского спутника Gaia. Возраст звезд определялся с помощью детализированных компьютерных моделей, описывающих эволюцию звезд на протяжении миллиардов лет, что позволяло астрономам определять возраст звезды, подобно тому, как геолог интерпретирует слои горных пород.

Телескоп LAMOST на станции Синьлун в провинции Хэбэй, Китай, чья высокоразрешающая спектроскопия сотен тысяч звезд была ключевой для этой новой оценки возраста Вселенной.

Для получения надежного ответа команда применяла строгие проверки качества данных. Они настаивали на том, чтобы каждая действительно древняя звезда была бедна металлом и обогащена определенными химическими элементами, что соответствует теории формирования звезд для объектов, появившихся в самых ранних главах истории Вселенной. Результаты также были сопоставлены с полностью независимым набором данных о возрасте, рассчитанным только на основе данных Gaia. После всех фильтраций в окончательную выборку вошло 155,600 звезд.

Основной результат исследования — это возраст старейшей звезды из этой выборки, который составляет примерно 13.73 миллиарда лет, с узким диапазоном неопределенности. Если добавить небольшую поправку на время, необходимое для формирования первых долгоживущих звезд после Большого взрыва, это указывает на космический возраст около 13.8 миллиарда лет, что хорошо согласуется с данными, полученными независимо от космического микроволнового фона — слабого послесвечения самого Большого взрыва.

Космологи много лет боролись с так называемым "напряжением Хаббла" — стойким несоответствием между двумя различными способами измерения скорости расширения Вселенной сегодня. Некоторые предложенные решения этой загадки опираются на совершенно новую физику, действующую в самые ранние моменты существования Вселенной, и эти решения предсказывают заметно более молодой возраст Вселенной, близкий к 12.9 миллиарда лет. Если бы это было верно, старейшие звезды, найденные в этом исследовании, просто не должны существовать, так как они были бы старше самой Вселенной.

Космический микроволновый фон — старейший свет во Вселенной, картографированный спутником Планк ESA. Это послесвечение Большого взрыва дает независимую оценку возраста Вселенной, с которой теперь близко согласуется новое исследование древних звезд (Кредит: ESA и сотрудничество Планк).

Старые звезды, напротив, подтверждают стандартную модель, ставя под сомнение ранние физические объяснения напряжения Хаббла, при этом оставляя само несоответствие нерешенным. Это яркое напоминание о том, что некоторые из старейших обитателей Вселенной могут разрешать споры среди астрономов, просто оставаясь ровно такими старыми, как и ожидалось, и ни днем старше.