Dopo aver letto il titolo, probabilmente hai pensato che qualcosa non andasse qui. Ma cosa: una stella, l'Universo o qualcos'altro? Se sai come funzionano le stelle, puoi prenderne una, studiarne le proprietà fisiche e scoprire quando avrebbe dovuto apparire. Le stelle subiscono molti cambiamenti mentre invecchiano: il loro raggio, luminosità e temperatura cambiano quando il carburante brucia. Ma la durata di vita di una stella, in generale, dipende solo da due proprietà con cui nasce: massa e metallicità, cioè la quantità di elementi in essa presenti che sono più pesanti dell'idrogeno e dell'elio.
Le stelle più antiche che abbiamo trovato nell'Universo sono praticamente intatte e sono quasi al 100% di idrogeno ed elio rimasti dal Big Bang. Possono avere 13 miliardi di anni e il più vecchio ha 14,5 miliardi di anni.
E questo è un grosso problema, perché l'universo stesso ha solo 13,8 miliardi di anni, afferma Ethan Siegel di Medium.com.
Il nucleo dell'ammasso globulare Omega Centauri è una delle regioni più affollate di vecchie stelle. Potrebbero esserci stelle qui e con 12 miliardi di anni, e la più vecchia - più di 14 miliardi di anni, e questo è un problema, perché sono più vecchie dell'Universo stesso.
Non può esserci una stella più vecchia dell'Universo stesso; altrimenti sarebbe esistito molto prima del Big Bang. Ma il Big Bang divenne la fonte dell'apparizione dell'Universo a noi noto, da cui uscirono tutta la materia, l'energia, i neutrini, i fotoni, l'antimateria, la materia oscura e persino l'energia oscura. Tutto ciò che è contenuto nel nostro universo osservabile è iniziato con questo evento e tutto ciò di cui abbiamo a che fare oggi può essere fatto risalire a questo momento. Pertanto, la spiegazione più semplice che le stelle possano essere apparse prima dell'Universo stesso dovrebbe essere esclusa.
Può darsi che abbiamo dedotto erroneamente l'età dell'universo. Lo estraiamo da misurazioni precise dell'universo su larga scala. Esplorando una serie di funzionalità tra cui:
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- difetti di densità e temperatura nel fondo cosmico a microonde, il bagliore residuo del Big Bang;
- raggruppamento di stelle e galassie ora e miliardi di anni luce di distanza;
- la velocità di espansione di Hubble del tessuto dell'Universo;
- storia della formazione stellare e dell'evoluzione galattica;
così come molte altre fonti, otteniamo un'immagine molto coerente dell'universo. Consiste per il 68% di energia oscura, il 27% di materia oscura, il 4,9% di materia ordinaria, lo 0,1% di neutrini, lo 0,01% di radiazioni e ha circa 13,8 miliardi di anni. L'incertezza dell'età dell'Universo si aggira intorno ai 100 milioni di anni, quindi mentre l'Universo potrebbe certamente essere di cento milioni di anni più giovane o più vecchio, è improbabile che raggiunga i 14,5 miliardi di anni.
La missione Gaia dell'ESA ha misurato le posizioni e le proprietà di centinaia di milioni di stelle vicino al centro galattico e ha trovato le stelle più antiche conosciute dall'umanità.
Rimane solo una ragionevole possibilità: a quanto pare, stiamo stimando erroneamente l'età delle stelle. Abbiamo studiato centinaia di milioni di stelle in dettaglio in diverse fasi della loro vita. Sappiamo come si formano le stelle e in quali condizioni; sapere quando e come accendono la fusione nucleare; sappiamo quanto durano le varie fasi di sintesi e quanto sono efficaci; sappiamo quanto tempo vivono e come muoiono, tipi diversi con masse diverse. In breve, l'astronomia è una scienza seria, soprattutto quando si tratta di stelle. In generale, le stelle più vecchie hanno una massa relativamente bassa (meno massiccia del nostro Sole), contengono pochi metalli (elementi diversi dall'idrogeno e dall'elio) e possono essere più vecchie della galassia stessa.
Stelle estremamente antiche possono essere trovate negli ammassi globulari.
Molti di loro si trovano in ammassi globulari che, di sicuro, contengono stelle che hanno 12 miliardi o, in rari casi, anche 13 miliardi di anni. Una generazione fa, le persone sostenevano che questi ammassi avevano 14-16 miliardi di anni, il che creava tensione nei modelli cosmologici consolidati, ma gradualmente una migliore comprensione dell'evoluzione stellare ha portato questi numeri in linea. Abbiamo sviluppato metodi più avanzati per migliorare la nostra capacità di osservazione: misurando non solo il contenuto di carbonio, ossigeno o ferro di queste stelle, ma anche utilizzando il decadimento radioattivo dell'uranio e del torio. Possiamo determinare direttamente l'età delle singole stelle.
SDSS J102915 + 172927 è un'antica stella a 4140 anni luce da noi, che contiene solo 1 / 20.000 degli elementi pesanti rispetto al nostro Sole, e dovrebbe avere 13 miliardi di anni. È una delle stelle più antiche dell'universo.
Nel 2007, siamo stati in grado di misurare la stella HE 1523-0901, che costituisce l'80% della massa del Sole, contiene solo lo 0,1% del ferro solare e si ritiene che abbia 13,2 miliardi di anni in termini di abbondanza di elementi radioattivi. Nel 2015 sono state identificate nove stelle vicino al centro della Via Lattea, formatasi 13,5 miliardi di anni fa: appena 300 milioni di anni dopo il Big Bang. "Queste stelle si sono formate prima della Via Lattea e la galassia si è formata intorno a loro", dice Louis Howes, co-scopritore di queste antiche reliquie. In effetti, una di queste nove stelle ha meno dello 0,001% di ferro solare; Questo è il tipo di stella che il telescopio spaziale James Webb cercherà quando inizierà a funzionare nell'ottobre 2018.
Questa è un'immagine digitalizzata della stella più antica della nostra galassia. Questa vecchia stella HD 140283 è a 190 anni luce di distanza. Il telescopio spaziale Hubble ha specificato la sua età a 14,5 miliardi, più o meno 800 milioni di anni.
La stella più sorprendente di tutte è HD 140283, soprannominata informalmente la stella di Matusalemme. Dista solo 190 anni luce da noi e possiamo misurarne la luminosità, la temperatura superficiale e la composizione; possiamo anche vedere che sta appena iniziando a svilupparsi nella fase subgigante per diventare in seguito una gigante rossa. Queste informazioni ci consentono di dedurre un'età ben definita per la stella, e il risultato è almeno allarmante: 14,46 miliardi di anni. Alcune proprietà della stella, come il contenuto di ferro dello 0,4% del sole, dicono che la stella è vecchia, ma non la più vecchia di tutte. E nonostante un possibile errore di 800 milioni di anni, Methuselah crea ancora un certo conflitto tra l'età massima delle stelle e l'età dell'universo.
La Via Lattea non è cambiata da miliardi di anni. Ma quando le stelle invecchiano, le più massicce cessano di esistere e le meno massicce iniziano a trasformarsi in sottogiganti.
È ovvio oggi che sarebbe potuto succedere qualcosa a questa star in passato che ancora oggi non conosciamo. Forse è nata più massiccia e in qualche modo ha perso gli strati esterni. Forse la stella ha assorbito del materiale in seguito, il che ha alterato la sua abbondanza di elementi pesanti, confondendo le nostre osservazioni. Forse comprendiamo solo male la fase subgigante nell'evoluzione stellare di stelle antiche con bassa metallicità. A poco a poco, dedurremo la forma corretta o calcoleremo l'età delle stelle più vecchie.
Ma se abbiamo ragione, dobbiamo affrontare un problema serio. Nel nostro universo, non può esserci stella più vecchia dell'Universo stesso. O c'è qualcosa di sbagliato nella stima dell'età di queste stelle, o c'è qualcosa di sbagliato nella stima dell'età dell'universo. O qualcos'altro che ancora non comprendiamo affatto. Questa è una grande opportunità per spostare la scienza in una nuova direzione.
Ilya Khel