Depois de ler o título, você provavelmente pensou que algo estava errado aqui. Mas o que - uma estrela, o Universo ou outra coisa? Se você sabe como as estrelas funcionam, você pode pegar uma, estudar suas propriedades físicas e descobrir quando ela deveria ter aparecido. As estrelas passam por muitas mudanças à medida que envelhecem: seu raio, luminosidade e temperatura mudam à medida que o combustível queima. Mas a vida útil de uma estrela, em geral, depende apenas de duas propriedades com as quais nasce: massa e metalicidade, ou seja, a quantidade de elementos presentes nela que são mais pesados que o hidrogênio e o hélio.
As estrelas mais antigas que encontramos no Universo estão virtualmente intocadas e são quase 100% hidrogênio e hélio que sobraram do Big Bang. Eles podem ter 13 bilhões de anos, e o mais velho tem 14,5 bilhões de anos.
E isso é um grande problema, porque o próprio universo tem apenas 13,8 bilhões de anos, diz Ethan Siegel do Medium.com.
O núcleo do aglomerado globular Omega Centauri é uma das regiões mais povoadas com estrelas antigas. Pode haver estrelas aqui e 12 bilhões de anos, e a mais velha - mais de 14 bilhões de anos, e isso é um problema, porque elas são mais velhas que o próprio Universo.
Não pode haver uma estrela mais velha do que o próprio Universo; caso contrário, teria existido muito antes do Big Bang. Mas o Big Bang se tornou a fonte do surgimento do Universo que conhecemos, de onde saíram toda matéria, energia, neutrinos, fótons, antimatéria, matéria escura e até mesmo energia escura. Tudo em nosso universo observável começou com este evento, e tudo com que lidamos hoje pode ser rastreado até este momento. Portanto, a explicação mais simples de que estrelas poderiam ter surgido antes do próprio Universo deve ser descartada.
Pode ser que tenhamos deduzido incorretamente a idade do universo. Nós o extraímos de medições precisas do universo em grande escala. Explorando uma variedade de recursos, incluindo:
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- defeitos de densidade e temperatura no fundo cósmico de micro-ondas, o brilho posterior do Big Bang;
- aglomeração de estrelas e galáxias agora e bilhões de anos-luz de distância;
- a velocidade da expansão do Hubble da estrutura do Universo;
- história da formação de estrelas e evolução galáctica;
assim como muitas outras fontes, obtemos uma imagem muito consistente do universo. Consiste em 68% de energia escura, 27% de matéria escura, 4,9% de matéria comum, 0,1% de neutrinos, 0,01% de radiação e tem cerca de 13,8 bilhões de anos. A incerteza da idade do Universo gira em torno de 100 milhões de anos, portanto, embora o Universo certamente possa ser cem milhões de anos mais jovem ou mais velho, é improvável que chegue a 14,5 bilhões de anos.
A missão Gaia da ESA mediu as posições e propriedades de centenas de milhões de estrelas perto do centro galáctico e encontrou as estrelas mais antigas conhecidas pela humanidade.
Resta apenas uma possibilidade razoável: aparentemente, estamos estimando incorretamente a idade das estrelas. Estudamos centenas de milhões de estrelas em detalhes em diferentes estágios de suas vidas. Sabemos como as estrelas são formadas e em que condições; saber quando e como eles acendem a fusão nuclear; sabemos quanto tempo duram os vários estágios de síntese e quão eficazes são; sabemos quanto tempo eles vivem e como morrem, diferentes tipos com diferentes massas. Em suma, a astronomia é uma ciência séria, especialmente quando se trata de estrelas. Em geral, as estrelas mais antigas têm massa relativamente baixa (menos massivas que o nosso Sol), contêm poucos metais (elementos além de hidrogênio e hélio) e podem ser mais velhas do que a própria galáxia.
Estrelas extremamente velhas podem ser encontradas em aglomerados globulares.
Muitos deles são encontrados em aglomerados globulares que, com certeza, contêm estrelas que têm 12 bilhões ou, em casos raros, até 13 bilhões de anos. Uma geração atrás, as pessoas argumentavam que esses aglomerados tinham de 14 a 16 bilhões de anos, o que criava tensão nos modelos cosmológicos estabelecidos, mas gradualmente uma melhoria na compreensão da evolução estelar trouxe esses números em linha com a norma. Desenvolvemos métodos mais avançados para melhorar nossa capacidade de observação: medindo não apenas o teor de carbono, oxigênio ou ferro dessas estrelas, mas também usando a decomposição radioativa do urânio e do tório. Podemos determinar diretamente a idade das estrelas individualmente.
SDSS J102915 + 172927 é uma estrela antiga a 4140 anos-luz de nós, que contém apenas 1 / 20.000 dos elementos pesados em comparação com o nosso Sol, e deve ter 13 bilhões de anos. É uma das estrelas mais antigas do universo.
Em 2007, pudemos medir a estrela HE 1523-0901, que representa 80% da massa do Sol, contém apenas 0,1% do ferro solar e acredita-se que tenha 13,2 bilhões de anos em termos de abundância de elementos radioativos. Em 2015, nove estrelas foram identificadas perto do centro da Via Láctea, que se formou 13,5 bilhões de anos atrás: apenas 300 milhões de anos após o Big Bang. "Essas estrelas se formaram antes da Via Láctea e da galáxia ao redor delas", diz Louis Howes, co-descobridor dessas relíquias antigas. Na verdade, uma dessas nove estrelas tem menos de 0,001% de ferro solar; Este é o tipo de estrela que o Telescópio Espacial James Webb estará procurando quando começar a operar em outubro de 2018.
Esta é uma imagem digitalizada da estrela mais antiga da nossa galáxia. Esta velha estrela HD 140283 está a 190 anos-luz de distância. O Telescópio Espacial Hubble especificou sua idade em 14,5 bilhões, mais ou menos 800 milhões de anos.
A estrela mais impressionante de todas é HD 140283, informalmente apelidada de Estrela de Matusalém. Está a apenas 190 anos-luz de nós e podemos medir seu brilho, temperatura de superfície e composição; também podemos ver que está apenas começando a se desenvolver na fase subgigante para se tornar uma gigante vermelha mais tarde. Essas informações permitem inferir uma idade bem definida para a estrela, e o resultado é no mínimo alarmante: 14,46 bilhões de anos. Algumas propriedades da estrela, como o teor de ferro de 0,4% do sol, dizem que a estrela é velha, mas não a mais velha de todas. E apesar de um possível erro de 800 milhões de anos, Matusalém ainda cria um certo conflito entre a idade máxima das estrelas e a idade do universo.
A Via Láctea não mudou por bilhões de anos. Mas à medida que as estrelas envelhecem, as mais massivas deixam de existir e as menos massivas começam a se transformar em subgigantes.
É óbvio hoje que algo poderia ter acontecido a esta estrela no passado que ainda não conhecemos hoje. Talvez ela tenha nascido mais forte e de alguma forma tenha perdido as camadas externas. Talvez a estrela tenha absorvido algum material mais tarde, o que alterou sua abundância de elementos pesados, confundindo nossas observações. Talvez apenas compreendamos mal a fase subgigante na evolução estelar de estrelas antigas com baixa metalicidade. Gradualmente, deduziremos a forma correta ou calcularemos a idade das estrelas mais antigas.
Mas se estivermos certos, enfrentaremos um problema sério. Em nosso Universo, não pode haver estrela que seja mais velha do que o próprio Universo. Ou há algo errado com a estimativa da idade dessas estrelas ou algo errado com a estimativa da idade do universo. Ou alguma outra coisa que ainda não entendemos. Esta é uma grande chance de mover a ciência em uma nova direção.
Ilya Khel