A Hubble Űrtávcső leolvassa a Világegyetem korát

A NASA Hubble Űrtávcsöve hatalmas látóképességének határait ostromolva láthatóvá tette Tejútrendszerünk legidősebb kiégett csillagait. Ezek a rendkívül idős, halvány „óramű-csillagok” a Világegyetem tágulásának mérésére való támaszkodás nélkül, attól teljesen függetlenül szolgáltatják a Világegyetem korának értékét.
A Hubble Űrtávcső által látott ősi fehér törpecsillagok 12-13 milliárd évesnek bizonyultak. Mivel a Hubble Űrtávcsővel végzett korábbi megfigyelések azt mutatják, hogy az első csillagok a Világegyetem születése, az Ősrobbanás után kevesebb, mint 1 milliárd évvel keletkeztek, a legidősebb csillagok megtalálása a csillagászok számára elérhető közelségbe hozza a Világegyetem abszolút korának kiszámítását.Habár a Hubble Űrtávcsővel végzett, a Világegyetem tágulásának ütemén alapuló korábbi kutatás is 13-14 milliárd évre tette a Világegyetem korát, a Világegyetem születésnapja olyan alapvető és mélyreható adat, hogy a csillagászok már régóta kerestek olyan másfajta kormeghatározási eljárásokat, amelyekkel végeredményeiket összevethetik. „Ez az új megfigyelés rövidre zárja a Világegyetem korának kérdését, teljesen független módját adja annak értékének rögzítésére” – mondja Harvey Richer a kanadai British Columbia Egyetemtől.
Az új kormeghatározó megfigyelést Richer és munkatársai végezték a Hubble Űrtávcső segítségével a tőlünk 7000 fényévre a Skorpió csillagképben található gömbhalmaz belsejében rejtőzködő ősi csillagok után vadászva. Az eredményeket az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban publikálják.Elvben az új kormeghatározó megfigyelés ugyanolyan előkelően egyszerű, mint egy tábortűz meggyújtási időpontjának megbecslése a parázs hőmérsékletének mérésével. A Hubble Űrtávcső számára a „parazsak” a fehér törpecsillagok, a galaxisunkban létrejött legkorábbi csillagok kiégett maradványai.Forró, sűrű szén-gömbökből álló „hamu” maradt vissza a régóta halott csillagok nukleáris kemencéje helyén. A fehér törpecsillagok kiszámítható sebességgel hűlnek le – minél idősebb a törpe, annál hidegebb, olyan tökéletes „óra”-ként működve, amely majdnem olyan régóta ketyeg, mint amilyen régóta a Világegyetem létezik.Ezt a megközelítést megbízhatóbb kormeghatározási módszerként ismerték el, mint a még nukleáris fúziót produkáló legöregebb csillagokon végzett kormeghatározást, amely a csillag nukleáris üzemanyaga elégetésének és a csillag öregedésének bonyolult modelljén és számításán alapul. A fehér törpék korát könnyebb meghatározni, mivel azok egyszerűen csak hűlnek, de a trükk mindig a leghalványabb, és emiatt a leghosszabb ideje járó „órák” megtalálása.Ahogy a fehér törpék hűlnek, úgy egyre halványabbakká válnak, ezért volt szükség arra, hogy a Hubble Űrtávcső sok felvételt készítsen az M4 jelű ősi gömbhalmazról. A megfigyelések a 67 napos időtartam alatt összességükben majdnem nyolc nap expozíciós időt tettek ki. Emiatt egyre halványabb törpék váltak láthatóvá, míg végül a leghidegebb – és legöregebb – törpék is láthatóvá váltak. Ezek a csillagok olyan gyenge fényerejűek (30 magnitúdó körüliek – ami lényegesen halványabb, mint amit a Hubble Űrtávcső eredeti kameráival készült bármely képtől eredetileg elvártak), hogy halványabbak a szabad szemmel látható leghalványabb csillagok látszó fényességének egy milliárdod részénél.A gömbhalmazok a Tejútrendszer első lakói. Sok gömbhalmaz egyesülése hozta létre galaxisunk középpontját milliárd évekkel korábban a Tejútrendszer pompás spirálkorongjának kialakulása előtt (mint azt Richer megfigyelései tovább erősítették). A mai napig 150 gömbhalmaz maradt fenn a Tejútrendszer halo-jában. Azért választották az M4 jelű gömbhalmazt, mert az van a legközelebb a Földhöz, így lényegében a leghalványabb fényű fehér törpecsillagok is elég látszólagos fényességűek ahhoz, hogy a Hubble Űrtávcsővel felismerhetők legyenek.
1928-ban Edwin Hubble a galaxisok mérésével felismerte, hogy a Világegyetem egyenletesen tágul, ami azt jelenti, hogy kora véges, és matematikailag megbecsülhető a „tágulást visszakövetve”. Edwin Hubble a Világegyetem korát először csak 2 milliárd évesre becsülte. A valódi tágulási sebesség értékének bizonytalansága az 1970-es évek végén heves vitákhoz vezetett, a becslések 8 milliárdtól 18 milliárd évig terjedtek. A legöregebb szabályos fősorozatbeli csillagok korára vonatkozó becslések nem voltak összhangban az alsó értékkel, mivel a csillagok nem lehetnek idősebbek magánál a Világegyetemnél.
1997-ben a Hubble Űrtávcső csillagászai a Világegyetem korának a tágulás rendkívül pontos méréséből kiszámított megbízható értéke diadalmas bejelentésével feloldották a patthelyzetet. A kép hamarosan még komplikáltabb lett, amikor a csillagászok a Hubble Űrtávcső és földi obszervatóriumok használatával felfedezték, hogy a Világegyetem nem állandó sebességgel, hanem egy „sötét energia” elnevezéssel illetett ismeretlen taszító erő következtében gyorsulva tágul. Ha a sötét energiát a Világegyetem tágulásának története során számításba veszik, akkor a csillagászok a Világegyetem korára 13-14 milliárd évet kapnak. Ezt az adatot igazolja most a tágulástól függetlenül az „óramű”-ként funkcionáló fehér törpecsillagoknak a Hubble Űrtávcsővel mért kora is.