Новое исследование возраста шаровых скоплений, в частности M92, может стать ключом к разрешению давнего спора о возрасте нашей Вселенной. Анализ показывает, что возраст этого скопления в нашей галактике составляет от 13,1 до 14,5 миллиардов лет. Эта цифра удивительно близка к общепринятому возрасту Вселенной, что заставляет ученых усомниться в точности наших текущих космологических моделей.
Шаровые скопления — это невероятно плотные скопления звезд, которые могут содержать сотни тысяч светил в пределах диаметра от двадцати до нескольких сотен световых лет. Вокруг центра нашей галактики вращается около 150 таких скоплений. Считается, что они содержат одни из самых древних звезд Млечного Пути. Низкое содержание тяжелых элементов (металличность) в составе звезд-красных гигантов в этих скоплениях указывает на то, что они сформировались вскоре после Большого Взрыва. Это делает их бесценными "космическими ископаемыми" для изучения ранних этапов эволюции Вселенной.
Астрономы традиционно используют несколько методов для определения возраста звезд и скоплений. Один из них основан на различиях в массе: самые массивные звезды быстро расходуют водород, раздуваются и взрываются, в то время как звезды с меньшей массой живут гораздо дольше. Однако точное определение времени прохождения каждой стадии жизненного цикла звезды остается сложной задачей.
Более точный метод оценки
Для более точного измерения возраста звезд и скоплений астрономы используют диаграмму Герцшпрунга — Рассела, на которой соотносятся температура и светимость звезд. Полученные кривые показывают хронологию этапов жизненного цикла.
Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.
Определение количества звезд, достигших одной и той же стадии эволюции в скоплении, позволяет оценить дату рождения всей группы. Благодаря этому методу астрономы установили, что все звезды в шаровом скоплении имеют примерно одинаковый возраст.Однако у этого подхода есть недостаток — невысокая точность, и он применим в основном к шаровым скоплениям или отдельным звездам. Сейчас исследователи из Дартмутского колледжа предлагают более совершенные методы для оценки возраста M92. Их подход учитывает знаменитую постоянную Хаббла — скорость расширения Вселенной. Полученные результаты указывают на возраст, который находится на самой грани допустимого для объектов в нашей Вселенной.
"Это помогает нам установить нижний предел возраста Вселенной. Мы не ожидаем, что M92 могло образоваться раньше самой Вселенной", — говорит Мартин Инг, исследователь из Дартмута и ведущий автор работы. Его коллега Майк Бойлан-Колчин из Техасского университета в Остине добавляет: "Если мы серьезно относимся к значению постоянной Хаббла, то мы должны признать, что возраст Вселенной нам известен не так уж хорошо".
Возраст (слишком) близок к возрасту Вселенной?
Согласно открытиям, сделанным еще в 1990-х годах, Вселенная расширяется с ускорением, которое обусловлено темной энергией. Однако более свежие измерения скорости этого расширения (постоянной Хаббла) показывают противоречивые значения. Некоторые эксперты даже полагают, что это ускорение может быть иллюзией. По мнению Инга и его коллег, единственный способ окончательно установить значение постоянной — признать, что возраст Вселенной может отличаться от ранее принятого.
"Постоянная Хаббла сама по себе — действительно сложная проблема. Только ее измерение недостаточно точно для разрешения спора. Но чем больше у нас различных независимых ограничений, тем лучше", — поясняет Венди Фридман из Чикагского университета, внешний эксперт, комментирующий исследование.
До появления измерений, основанных на реликтовом излучении (первом свете после Большого Взрыва), возраст шаровых скоплений был лучшим способом оценить возраст Вселенной. Позже этот метод был практически оставлен. Однако прогресс в компьютерном моделировании вновь делает его актуальным и более точным.
В новом исследовании ученые возрождают этот подход, оценивая возраст M92 — шарового скопления, вращающегося вокруг центра нашей галактики на расстоянии примерно 27 000 световых лет от Земли. Для этого было смоделировано ансамбль из 20 000 звездных популяций с разным возрастом скопления.
Возраст этого скопления оценивался и ранее. Однако большинство расчетов основывались на единичной симуляции популяции звезд и использовали методы оценки их расстояния и "красного смещения" относительно независимо. В новом исследовании, предварительно опубликованном на сайте arXiv, ученые смоделировали ансамбли, учитывая широкий спектр физических параметров: непрозрачность вещества, скорости ядерных реакций, обилие гелия и конвективные движения. Также были учтены вариации в расстоянии и красном смещении, а также общая металличность (доля массы, которая не состоит из водорода или гелия).
Новый протокол позволил снизить погрешность оценок примерно до 50%. Затем результаты моделирования сравнили с данными наблюдений за скоплением, полученными с помощью космического телескопа "Хаббл". Объединив два набора данных, исследователи смогли установить, что возраст M92 составляет 13,8 миллиардов лет с погрешностью в 750 миллионов лет в обе стороны. Эта ошибка в 5,4% связана с неопределенностью в точном расстоянии до скопления, а также с другими параметрами, которые не были учтены в модели.
Удивительно и даже парадоксально, но эта оценка оказывается (слишком) близкой к расчетному возрасту самой Вселенной, который составляет 13,8 миллиардов лет с погрешностью всего в 24 миллиона лет (согласно последним измерениям космической обсерватории "Планк"). Таким образом, новые данные указывают на необходимость полного пересмотра наших представлений об истинном возрасте космоса.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Оценка возраста шаровых звездных скоплений, таких как M92, возможно, положит конец давнему космическому спору о возрасте Вселенной.