Najstarije zvezde Mlečnog puta sugerišu donju granicu starosti univerzuma — novi ugao na Hablovu tenziju

Nova analiza starosti zvezda u Mlečnom putu daje snažan razlog da se ponovo razmotri starost univerzuma. Istraživači koriste podatke iz Gaia DR3 i StarHorse algoritam da bi procenili da izabrani uzorak najstarijih zvezda ima vrh starosti pri 13,6 milijardi godina, što postavlja strogu donju granicu za starost kosmosa.

Kako su došli do ovog zaključka?

Tim istraživača sa University of Bologna, Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) i drugih instituta analizirao je katalog od oko 202.384 zvezde čije su starosti procenjene StarHorse bajesovskim metodom. Ključni input su bila vrlo precizna merenja paralaksa i spektra iz Gaia DR3.

Age distribution (left), Kiel diagram (centre), and age-metallicity coverage (right) for each step of the selection process, before visual inspection. (CREDIT: Astronomy & Astrophysics)

Istraživači su se fokusirali na zvezde u fazama main-sequence turn-off i subgiant branch, jer su te faze naročito osetljive na procenu starosti. Iz početnog kataloga izdvojili su objekte starije od 12,5 milijardi godina sa nominalnom greškom manjem od 1 milijarde godina, a zatim su kroz strogu selekciju uklonili kontaminante i nesigurne procene.

Nakon vizuelne inspekcije i isključivanja verovatnih masa oslobođenih zvezda i binarnih sistema, konačni referentni uzorak sastojao se od 160 pojedinačnih zvezda.

Cumulative posterior distribution in age for the final and golden samples. The distributions including the systematic component of the error are shown as solid lines in the same colours. (CREDIT: Astronomy & Astrophysics)

Rezultati i nesigurnosti

Kumulativna raspodela starosti u tom uzorku pokazuje vrh pri 13,6 milijardi godina, sa statističkom neizvesnošću ±1,0 milijardi godina i procenjenom sistematskom neizvesnošću ±1,4 milijarde godina. Uočena je i manja grupa „starije‑izgledajućih“ zvezda oko ~14,8 milijardi godina, koju su autori tretirali kao moguće kontaminante; ukupno ~11% uzorka može da potiče iz takvih zabluda.

Implikacije za Hablovu tenziju

Pod pretpostavkama iz studije, ova starost zvezda postavlja donju granicu za starost univerzuma od oko 13,8–14,0 milijardi godina kada se uračuna minimalno vreme potrebno da nastanu prve zvezde (~0,2–0,4 milijarde godina nakon Velikog praska). To implicira i gornju granicu za Hablovu konstantu od H0 ≲ 68,3 km/s/Mpc, vrednost koja je bliža merenjima iz Planck podataka (≈67,4 ± 0,5 km/s/Mpc) nego lokalnim merenjima Riess i saradnika (≈73,04 ± 1,04 km/s/Mpc).

Distribution of the 10th percentile in age for the clean final (green) and golden (gold) samples. In each panel, the top axis shows the corresponding H0 values assuming a flat ΛCDM and a different value of Ωm and zf. (CREDIT: Astronomy & Astrophysics)

Ograničenja i dalje neizvesnosti

Autori ističu da je najveći izazov tačnost određivanja starosti zvezda: sistematski efekti kao što su nepreciznosti u abundancama alfa‑elemenata, pretpostavke u modelima zvezda (mixing length, početni udeo helijuma) i drugi model‑zavisni parametri sabrano doprinose velikoj sistematskoj neizvesnosti. Zato autori ne tvrde da su direktno rešili Hablovu tenziju, već nude nezavisan test koji podržava stariju vrednost starosti univerzuma.

Šta dalje?

Dalja poboljšanja mogu doći iz novih izdanja Gaia podataka i iz visokorezolutne spektroskopije koja bi smanjila jedna od glavnih sistematskih grešaka. Ako se starosne procene za pojedinačne zvezde dodatno unaprede, najstarije zvezde Mlečnog puta mogle bi postati nezavisan i snažan provera modela kozmologije i porekla Hablove tenzije.

Studija je objavljena u časopisu Astronomy & Astrophysics. Prva autorka je Elena Tomasetti (University of Bologna), a kao istaknuti koautor pojavljuje se i Cristina Chiappini (AIP).