Efter at have læst titlen troede du sandsynligvis, at der er noget galt her. Men hvad - en stjerne, universet eller noget andet? Hvis du ved, hvordan stjerner fungerer, kan du tage en, studere dens fysiske egenskaber og finde ud af, hvornår de skulle have vist sig. Stjerner gennemgår mange ændringer, når de ældes: deres radius, lysstyrke og temperatur ændrer sig, når brændstof brænder. Men en stjerners levetid afhænger generelt kun af to egenskaber, som den er født med: masse og metallicitet, det vil sige mængden af elementer, der er til stede i den, der er tungere end brint og helium.
De ældste stjerner, vi har fundet i universet, er næsten uberørte og er næsten 100% brint og helium tilbage fra Big Bang. De er muligvis 13 milliarder år gamle, og den ældste er 14,5 milliarder år gamle.
Og det er et stort problem, fordi universet i sig selv kun er 13,8 milliarder år gammelt, siger Ethan Siegel fra Medium.com.
Kernen i den kugleformede klynge Omega Centauri er en af de mest overfyldte regioner med gamle stjerner. Der kan være stjerner her og 12 milliarder år gamle, og de ældste - mere end 14 milliarder år gamle, og dette er et problem, fordi de er ældre end selve universet.
Der kan ikke være en stjerne ældre end selve universet; ellers ville det have eksisteret længe før Big Bang. Men Big Bang blev kilden til universets udseende, som vi kendte, hvorfra al materie, energi, neutrinoer, fotoner, antimaterie, mørk stof og endda mørk energi kom ud. Alt i vores observerbare univers begyndte med denne begivenhed, og alt, hvad vi beskæftiger os med i dag, kan spores tilbage til dette øjeblik. Derfor bør den enkleste forklaring, at stjerner kunne have vist sig før selve universet, udelukkes.
Det kan godt være, at vi forkert har deduceret universets alder. Vi uddrager det fra præcise målinger af universet i stor skala. Ved at udforske en række funktioner, herunder:
Salgsfremmende video:
- tæthed og temperaturfejl i den kosmiske mikrobølgebakgrund, efterglødet fra Big Bang;
- klynge af stjerner og galakser nu og milliarder af lysår væk;
- hastigheden af Hubble-udvidelsen af universets stof;
- historie med stjernedannelse og galaktisk udvikling;
såvel som mange andre kilder, får vi et meget konsekvent billede af universet. Det består af 68% mørk energi, 27% mørkt stof, 4,9% almindeligt stof, 0,1% neutrinoer, 0,01% stråling og er ca. 13,8 milliarder år gammel. Usikkerheden omkring universets alder svækker omkring 100 millioner år, så selvom universet helt sikkert kunne være hundrede millioner år yngre eller ældre, er det usandsynligt, at det når 14,5 milliarder år.
ESAs Gaia-mission målte positioner og egenskaber hos hundreder af millioner af stjerner nær det galaktiske centrum og fandt de ældste stjerner, der er kendt for menneskeheden.
Der er kun én rimelig mulighed tilbage: tilsyneladende estimerer vi forkert stjernenes alder. Vi har studeret hundreder af millioner af stjerner i detaljer i forskellige faser af deres liv. Vi ved, hvordan stjerner dannes, og under hvilke betingelser; ved hvornår og hvordan de antænder nuklear fusion; vi ved, hvor længe de forskellige syntese stadier varer, og hvor effektive de er; vi ved, hvor længe de lever, og hvordan de dør, forskellige typer med forskellige masser. Kort sagt, astronomi er en seriøs videnskab, især når det kommer til stjerner. Generelt er de ældste stjerner relativt lav i masse (mindre massiv end vores sol), indeholder få metaller (andre elementer end brint og helium) og kan være ældre end selve galaksen.
Ekstremt gamle stjerner kan findes i kugleformede klynger.
Mange af dem findes i kugleformede klynger, der helt sikkert indeholder stjerner på 12 milliarder eller i sjældne tilfælde endda 13 milliarder år gamle. For en generation siden argumenterede folk for, at disse klynger var 14-16 milliarder år gamle, hvilket skabte spændinger i etablerede kosmologiske modeller, men efterhånden som en forbedring i forståelsen af den stellare udvikling bragte disse tal i overensstemmelse med normen. Vi har udviklet mere avancerede metoder til forbedring af vores observationsevne: ved ikke kun at måle kulstof-, ilt- eller jernindholdet i disse stjerner, men også ved hjælp af det radioaktive forfald af uran og thorium. Vi kan direkte bestemme de enkelte stjerners alder.
SDSS J102915 + 172927 er en gammel stjerne 4140 lysår fra os, der kun indeholder 1 / 20.000 af de tunge elementer sammenlignet med vores sol, og bør være 13 milliarder år gammel. Det er en af de ældste stjerner i universet.
I 2007 var vi i stand til at måle stjernen HE 1523-0901, der udgør 80% af solens masse, kun indeholder 0,1% af solstrygejernet og antages at være 13,2 milliarder år gammel med hensyn til dens overflod af radioaktive elementer. I 2015 blev der identificeret ni stjerner nær centrum af Mælkevejen, der dannede for 13,5 milliarder år siden: kun 300 millioner år efter Big Bang. "Disse stjerner dannet før Mælkevejen og galaksen dannede sig omkring dem," siger Louis Howes, medopdager af disse gamle relikvier. Faktisk har en af disse ni stjerner mindre end 0,001% soljern; Dette er den type stjerne, som James Webb Space Telescope vil være på udkig efter, når det begynder at fungere i oktober 2018.
Dette er et digitaliseret billede af den ældste stjerne i vores galakse. Denne aldrende stjerne HD 140283 er 190 lysår væk. Hubble-rumteleskopet har specificeret sin alder på 14,5 milliarder plus eller minus 800 millioner år.
Den mest markante stjerne af alle er HD 140283, uformelt kaldenavnet Star of Methuselah. Det er kun 190 lysår fra os, og vi kan måle dens lysstyrke, overfladetemperatur og sammensætning; vi kan også se, at det lige er begyndt at udvikle sig i den efterfølgende fase til senere at blive en rød gigant. Disse oplysninger giver os mulighed for at udlede en veldefineret alder for stjernen, og resultatet er mindst alarmerende: 14,46 milliarder år. Nogle af stjernens egenskaber, såsom jernindholdet i 0,4% af solen, siger, at stjernen er gammel, men ikke den ældste af alle. Og på trods af en mulig fejl på 800 millioner år skaber Methuselah stadig en vis konflikt mellem den maksimale alder på stjerner og universets alder.
Mælkevejen har ikke ændret sig i milliarder af år. Men når stjernerne bliver ældre, ophører den mest massive med at eksistere, og de mindst massive begynder at blive til giganter.
Det er tydeligt i dag, at der kunne være sket noget med denne stjerne i fortiden, som vi endnu ikke kender i dag. Måske blev hun født mere massiv og på en eller anden måde mistede de ydre lag. Måske absorberede stjernen noget materiale senere, hvilket ændrede dens tunge elementoverflod og forvirrede vores observationer. Måske forstår vi bare dårligt den underliggende fase i den stellare udvikling af gamle stjerner med lav metallicitet. Efterhånden vil vi udlede den korrekte form eller beregne alderen for de ældste stjerner.
Men hvis vi har ret, står vi over for et alvorligt problem. I vores univers kan der ikke være nogen stjerne, der er ældre end selve universet. Enten er der noget galt med estimatet af alderen på disse stjerner, eller så er der noget galt med estimatet af universets alder. Eller noget andet, som vi overhovedet ikke forstår. Dette er en stor chance for at bevæge videnskaben i en ny retning.
Ilya Khel