Najstarije zvijezde u Mliječnoj stazi pružaju neovisnu provjeru procjene prema kojoj je svemir star oko 13,8 milijardi godina. U novoj analizi 155.600 pažljivo odabranih zvijezda najstarija među njima procijenjena je na 13,73 milijarde godina, uz nesigurnost od +0,18 i −0,15 milijardi godina.
Rezultat ne donosi novu konačnu vrijednost dobi svemira. Njegova je važnost u tome što se temelji na zvijezdama, a ne na mjerenjima ranog svemira. Prema standardnom kozmološkom modelu, prve dugovječne zvijezde nastale su približno 200 milijuna godina nakon Velikog praska, pa bi najstarije među njima danas trebale biti stare oko 13,6 milijardi godina. Dobivena vrijednost, kada se uzme u obzir njezina nesigurnost, dobro se slaže s tom procjenom.
Zvijezde kao neovisni kozmički sat
Autori su analizirali 247.103 poddivova obuhvaćena spektroskopskim pregledom LAMOST i podacima misije Gaia. Nakon provjere kvalitete podataka, primjene kriterija povezanih s kemijskim sastavom i usporedbe s neovisnom metodom određivanja dobi ostao je uzorak od 155.600 zvijezda udaljenih najviše pet kiloparseka, odnosno oko 16.300 svjetlosnih godina od Sunca.
Poddivovi su zvijezde koje su upravo napustile glavnu fazu svojega razvoja. Njihova se dob može odrediti preciznije nego kod većine zvijezda koje još pripadaju glavnom nizu, zbog čega su posebno korisne u ovakvim istraživanjima.
Spektri prikupljeni teleskopom LAMOST pružili su podatke o kemijskom sastavu zvijezda, dok su paralakse iz kataloga Gaia eDR3 omogućile određivanje njihovih udaljenosti. Kombiniranjem tih podataka istraživači su procijenili njihova svojstva i položaj na evolucijskom putu, a zatim i njihovu dob.
Gaia je tijekom više od deset godina izmjerila položaje, udaljenosti i gibanja gotovo dvije milijarde zvijezda i drugih nebeskih tijela. Prikupljanje novih znanstvenih podataka završilo je u siječnju 2025. godine, ali obrada postojećih mjerenja i objavljivanje novih kataloga nastavit će se još godinama.
Zašto je rezultat važan za Hubbleovu napetost
Dob svemira povezana je s Hubbleovom napetošću, neslaganjem između izravnih mjerenja današnje brzine širenja svemira i vrijednosti izvedene iz podataka o ranom svemiru. Lokalna mjerenja uglavnom daju višu vrijednost Hubbleove konstante. Uz inače slične pretpostavke o sastavu i razvoju svemira, viša stopa širenja podrazumijeva i njegovu manju dob.
Standardni kozmološki model, čiji su parametri određeni mjerenjima kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, daje dob svemira od približno 13,8 milijardi godina. Prema autorima, pojedina rješenja Hubbleove napetosti koja uvode novu fiziku u ranom svemiru smanjila bi tu vrijednost na oko 12,9 ± 0,2 milijarde godina.
Takav bi svemir teško mogao sadržavati zvijezdu staru 13,73 milijarde godina. Problem postaje još veći kada se uzme u obzir da zvijezda nije mogla nastati odmah nakon Velikog praska, nego tek nakon stvaranja prvih generacija dugovječnih zvijezda.
Rezultat ne rješava spor, ali sužava prostor
Nalaz ne rješava Hubbleovu napetost niti potvrđuje neko određeno objašnjenje. Procjene dobi zvijezda ovise o modelima njihova razvoja, izmjerenom kemijskom sastavu i kriterijima prema kojima su najstarije zvijezde izdvojene iz početnog uzorka. Na usporedbu s dobi svemira utječe i pretpostavka o tome kada su nastale prve dugovječne zvijezde.
Promjenom kriterija za odabir najstarijih zvijezda autori su dobili središnje vrijednosti između 13,31 i 14,02 milijarde godina. To pokazuje da formalna nesigurnost od približno 0,2 milijarde godina ne obuhvaća sve moguće sustavne razlike između pojedinih pristupa.
Prema autorima, rezultat bolje odgovara objašnjenjima prema kojima uzrok Hubbleove napetosti treba tražiti u kasnijem razvoju svemira, lokalnim mjerenjima ili njihovim sustavnim pogreškama. Manje je usklađen s modelima koji mijenjaju širenje svemira u njegovim najranijim razdobljima. Svako predloženo rješenje ipak mora ostaviti dovoljno vremena za nastanak najstarijih zvijezda koje danas opažamo.