Het is tegenwoordig een algemeen aanvaarde theorie dat toen ongeveer 13 miljard jaar geleden de eerste sterren in ons universum werden gevormd, ze kwamen snel samen om bolvormige sterrenhopen te vormen. Deze clusters vloeiden vervolgens samen tot andere om de eerste sterrenstelsels te vormen, die door fusies zijn gegroeid en sindsdien zijn geëvolueerd. Om deze reden, astronomen vermoeden al lang dat de oudste sterren in het heelal zich in bolvormige sterrenhopen bevinden.

De studie van sterren in deze clusters is dus een middel om de leeftijd van het heelal te bepalen, wat nog onderhevig is aan wat giswerk. In deze geest, een internationaal team van astronomen en kosmologen heeft onlangs een studie van bolvormige sterrenhopen uitgevoerd om de leeftijd van het heelal af te leiden. Hun resultaten geven aan dat het universum ongeveer 13,35 miljard jaar oud is, een resultaat dat astronomen zou kunnen helpen meer te weten te komen over de uitbreiding van de kosmos.

hun studie, getiteld "De leeftijd van het heelal afleiden met bolvormige clusters, " verscheen onlangs online en werd ter overweging voorgelegd aan de Tijdschrift voor Kosmologie en Astrodeeltjesfysica . De studie werd geleid door David Valcin, een predoctoraal onderzoeker van het Institute of Cosmos Sciences aan de Universiteit van Barcelona (ICCUB), die werd vergezeld door een team uit Frankrijk, Spanje, en de VS.

Zoals opgemerkt, bolvormige sterrenhopen zijn van bijzonder belang voor astronomen vanwege hun ongewone aard. Deze bolvormige verzamelingen sterren zijn te vinden in de halo van een melkwegstelsel die voorbij de galactische kern draait en zijn aanzienlijk dichter dan open clusters (die worden gevonden in de schijf van de melkweg). De meeste bolhopen zijn ook uniform in leeftijd, die oudere sterren bevatten die hun fase van de rode-reuzentak (RGB) zijn binnengegaan.

In feite, studies van bolvormige sterrenhopen in de Melkweg hebben aangetoond dat enkele van de oudste sterren in ons melkwegstelsel zich daarin bevinden. Hoewel de oorsprong van bolvormige sterrenhopen en hun rol in de galactische evolutie nog steeds een mysterie is, astronomen geloven dat de studie van deze verzamelingen oude sterren waardevolle informatie over beide zal opleveren. Zoals Valcin en zijn collega's via e-mail met Universe Today deelden:

"Globulaire clusters behoren tot de eerste stellaire structuren die in het universum zijn gevormd en kunnen daarom worden gebruikt als een goede schatter van het tijdperk van melkweg- en stervorming om de leeftijd van het universum af te leiden. Vanuit een astrofysisch oogpunt, ze bieden een schat aan informatie over de vorming en evolutie van sterrenstelsels en sterren."

Ter wille van hun studie, het team onderzocht 68 galactische bolvormige sterrenhopen, die werden waargenomen door de Advanced Camera for Surveys (ACS) van de Hubble Space Telescope. specifiek, ze bestudeerden de verdeling van sterren in deze clusters op basis van hun grootte, die werd verkregen door een aangepaste versie van isochronen te gebruiken om de gegevens te modelleren.

Dit softwarepakket maakt gebruik van synthetische fotometrie die wordt geleverd door stellaire modellen en interpoleert vervolgens hun grootte op basis van waar sterren met dezelfde massa op dezelfde leeftijd op het evolutionaire spoor worden gevonden. Valdin legde uit:

"Met behulp van de catalogus van Sarajedini et al (2007) onderzoek van bolvormige sterrenhopen met de Hubble Space Telescope, we hebben informatie geëxtraheerd uit het kleurenmagnitudediagram van bolvormige clusters met behulp van theoretische isochronen (isochronen zijn een reeks stellaire modellen die op dezelfde leeftijd zijn berekend voor een reeks verschillende massa's). Inderdaad, de manier waarop sterren in het diagram zijn verdeeld op basis van hun grootte en kleur, kan de parametergevoeligheid van stellaire isochronen beperken, die overeenkomen met een populatie van sterren met dezelfde leeftijd."

evenzo, het team vertrouwde op het Mesa Isochrones and Stellar Tracks (MIST) stellaire model, evenals de Dartmouth Stellar Evolution Database (DSED). Uiteindelijk, ze verkregen een gemiddelde leeftijdsschatting van de oudste wereldwijde clusters van 13,13 miljard jaar. Na rekening te hebben gehouden met de hoeveelheid tijd die nodig is om deze bolvormige sterrenhopen te vormen, ze waren in staat om een ​​leeftijdsschatting van 13,35 miljard jaar af te leiden.

Dit resultaat heeft een betrouwbaarheidsniveau van 68% en omvat een onzekerheidsmarge van ±0,16 miljard jaar (statistisch) en ±0,5 miljard jaar (systemisch). Deze waarde is compatibel met de eerdere schatting van de leeftijd van 13,8 ± 0,02 miljard jaar, die werd afgeleid uit gegevens verkregen door de Planck-missie op de kosmische microgolfachtergrond (CMB) - de resterende achtergrondstraling gecreëerd door de oerknal die in alle richtingen zichtbaar is.

Bovendien, de vorige schatting is afhankelijk van het CDM-kosmologische model, een versie van het Big Bang-model dat drie hoofdcomponenten bevat:donkere energie, "koude" donkere materie (CDM) en gewone materie. Dit betekent in wezen dat bolvormige sterrenhopen de leeftijd van het universum nauwkeurig kunnen beperken op een manier die niet afhankelijk is van theoretische modellen.

Bovendien, aangezien hun leeftijdsschattingen consistent zijn met schattingen die gebaseerd zijn op kosmische expansie, deze informatie zou ook aanwijzingen kunnen geven voor dit laatste. Natuurlijk, Valdin en zijn collega's erkennen dat er meer observaties en gegevens nodig zijn als wetenschappers hopen te achterhalen waarom er historisch gezien zo'n discrepantie is geweest tussen leeftijdsschattingen:

"In de aanhoudende onzekerheid over de uitdijing van het heelal, het is belangrijk om meer gegevens te verzamelen over welke interpretatie zo kosmologisch onafhankelijk mogelijk is om de oorsprong van de discrepantie te begrijpen. Hoewel bolvormige sterrenhopen geen directe meting van de uitzetting geven, ze stellen ons in staat om de leeftijd van het universum te beperken, die te maken kunnen hebben met de uitbreiding. De leeftijd van het heelal wordt bepaald door CMB-waarnemingen, te, maar deze bepaling is zeer modelafhankelijk. Een waardevol aspect van de schatting van de uitbreiding is het feit dat deze wordt verkregen zonder een kosmologisch model aan te nemen. De overeenkomst tussen deze twee metingen kan worden gebruikt om belangrijke aspecten van het kosmologische model te bevestigen."