כוכב עניים ממתכת הממוקם רק 190 שנות אור מהשמש הוא בן 14.46 + -0.80 מיליארד שנה, מה שמשמע שהכוכב הוא כמעט כמעט כמו היקום! תוצאות אלה עלו ממחקר חדש שהוביל האוורד בונד. כוכבים עניים ממתכת כאלה חשובים (סופר) לאסטרונומים מכיוון שהם קובעים גבול נמוך עצמאי לגיל היקום, שניתן להשתמש בהם כדי לאשש אומדני גיל הנובעים באמצעים אחרים.
בעבר ניתוחים של אשכולים כדוריים וקבוע האבל (קצב ההתרחבות של היקום) הניבו גלים שונים מאוד ליקום, וקוזזו על ידי מיליארדי שנים! מכאן חשיבותו של הכוכב (המיועד ל- HD 140283) שנחקר על ידי בונד ושותפיו.
"בתוך השגיאות, גיל HD 140283 אינו מתנגש עם עולמו של היקום, 13.77 ± 0.06 מיליארד שנים, על סמך הרקע של המיקרוגל וקבוע האבל, אך הוא כנראה התהווה זמן קצר לאחר המפץ הגדול." הצוות ציין.
ניתן להשתמש בכוכבים עניים ממתכת כדי להגביל את גיל היקום מכיוון שתכני מתכת הם בדרך כלל פרוקסי לגילאים. מתכות כבדות יותר נוצרות בדרך כלל בפיצוצים של סופרנובה, המזהמים את המדיום הבין-כוכבי שמסביב. כוכבים שנולדו מאותו המדיום מועשרים יותר במתכות לעומת קודמיהם, כאשר כל דור ברציפות מועשר יותר ויותר. אכן, HD 140283 מציגה פחות מ- 1% את תכולת הברזל של השמש, המספקת אינדיקציה לגילה הנמדד.
HD 140283 שימש בעבר כדי להגביל את גיל היקום, אך אי הוודאות שקשורה למרחקו המשוער (באותה תקופה) הפכה את קביעת הגילאים לבלתי מדויקת. לכן החליט הצוות להשיג מרחק חדש ומשופר ל HD 140283 באמצעות טלסקופ החלל האבל (HST), כלומר באמצעות גישת הפרלקס הטריגונומטרי. אי הוודאות למרחק עבור HD 140283 הופחתה משמעותית בהשוואה לאומדנים קיימים, ובכך הביאו לאומדן גיל מדויק יותר לכוכב.
הצוות יישם את המסלולים האבולוציוניים האחרונים (בעיקרון, דגמי מחשב המתחקים אחר אור הזוהר והאבולוציה של הכוכב כפונקציה של זמן) ל- HD 140283 והגיע לגיל 14.46 + -0.80 מיליארד שנים (ראה איור למעלה). עם זאת, ניתן היה להקל עוד יותר על אי הוודאות הנלווית בכך שהיא מגדילה את גודל המדגם של כוכבים (עניים) מאוד מתכתיים עם מרחקים מדויקים, זאת יחד עם המשימה הבלתי פוסקת של שיפור דגמי המחשבים המופעלים על מנת לתאר את המסלול האבולוציוני של כוכב. ממוצע מחושב מדגם זה יספק גבול נמוך יותר לגיל היקום. אמינות הגיל שנקבעה מותנית באותה מידה בקביעת מדויק של תכולת המתכת של המדגם. עם זאת, ייתכן שלא נצטרך לחכות זמן רב, מכיוון שדון וונדנברג (UVic) העניק בחביבות למגזין החלל כדי לצפות, "מאמר מורחב ב- HD 140283, ויעדים אחרים [דומים] שעבורם שיפרנו את הפראלקסים [מרחקים]."
כפי שצוין מלכתחילה, ניתוחים של אשכולים כדוריים וקבוע האבל הניבו גילאים שונים מאוד ליקום. מכאן המוטיבציה לבונד ואח '. מחקר משנת 2013, שמטרתו לקבוע גיל עבור הכוכב העני במתכות HD 140283 שניתן להשוות עם אומדני הגיל הקיימים ליקום. הגילאים המוערכים נבעו בחלקם מחוסר וודאות בסולם המרחק הקוסמי, שכן קביעת קבוע האבל הסתמכה על קביעת מרחקים (מדויקים) לגלקסיות. הערכות היסטוריות עבור קבוע האבל נעו בין 50-100 קמ"ש / מ"ק, המגדיר התפשטות גיל ליקום של ~ 10 מיליארד שנים.
ההתפשטות האמורה בהערכות קבועות של האבל הייתה בהחלט לא מספקת, והאסטרונומים הכירו בכך שיש צורך בתוצאות אמינות. אחת ממטרות המפתח שנחזה ל- HST הייתה הפחתת אי הוודאות הקשורות בקבוע האבל ל <10% ובכך לספק הערכה משופרת לגיל היקום. הערכות נוכח לגבי קבוע האבל, כפי שקשור לנתוני HST, נראות על טווח קטן יותר (64-75 קמ"ש / מ"ק), כאשר הממוצע מרמז על גיל קרוב ל -14 מיליארד שנים.
קביעת גיל אמין לכוכבים באשכולים כדוריים מותנית באופן דומה בזמינותו של מרחק אמין, והצוות מציין כי "עדיין לא ברור אם גילאי האשכולות הכדוריים תואמים את גיל היקום [או שחזינו מקבוע האבל או לא. ואמצעים אחרים]. " אשכולות גלובליות קובעות גבול נמוך יותר לעידן היקום, וגילם צריך להיות קטן יותר מזה שנובע מקבוע האבל (והפרמטרים הקוסמולוגיים).
לסיכום, המחקר מאשר כי ישנם כוכבים ישנים המשוטטים בשכונת השמש אשר ניתן להשתמש בהם כדי להגביל את גיל היקום (~ 14 מיליארד שנים). השמש, לשם השוואה, היא בת 4.5 מיליארד שנה.
ממצאי הצוות יופיעו במכתבי כתב העת Astrophysical, ותדפיס מראש זמין באתר arXiv. הקואוטורים במחקר הם א. נלן, ד. וונדנברג, ג. שפר וד. הרמר. הקורא המעוניין המבקש מידע מלא ימצא את העבודות הבאות רלוונטיות: Pont et al. 1998, VandenBerg 2000, Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012.
