Astronomer som använder NASA:s rymdteleskop Hubble har för första gången exakt mätt avståndet till ett av de äldsta föremålen i universum, en samling stjärnor födda strax efter big bang.

Den här nya, raffinerad avståndsmätare ger en oberoende uppskattning av universums ålder. Den nya mätningen kommer också att hjälpa astronomer att förbättra modeller för stjärnutveckling. Stjärnhopar är den viktigaste ingrediensen i stjärnmodeller eftersom stjärnorna i varje gruppering är på samma avstånd, har samma ålder, och har samma kemiska sammansättning. De utgör därför en enda stjärnpopulation att studera.

Denna stjärnmontering, ett klotformigt stjärnkluster som heter NGC 6397, är en av de närmaste sådana kluster till jorden. Den nya mätningen anger klusterets avstånd till 7, 800 ljusår bort, med bara 3 procents felmarginal.

Tills nu, astronomer har uppskattat avstånden till vår galax globulära kluster genom att jämföra ljusstyrkan och färgerna på stjärnor med teoretiska modeller, och ljusstyrkan och färgerna hos liknande stjärnor i solområdet. Men noggrannheten i dessa uppskattningar varierar, med osäkerheter som svävar mellan 10 och 20 procent.

Dock, den nya mätningen använder enkel trigonometri, samma metod som används av lantmätare, och lika gammal som antik grekisk vetenskap. Med hjälp av en ny observationsteknik för att mäta utomordentligt små vinklar på himlen, astronomer lyckades sträcka ut Hubbles måttstock utanför skivan i vår Vintergatans galax.

Forskargruppen beräknade NGC 6397:s ålder till 13,4 miljarder år gammal. "De globulära klustren är så gamla att om deras åldrar och avstånd som härrör från modellerna är lite mindre, de verkar vara äldre än universums ålder, "sa Tom Brown från Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, ledare för Hubble -studien.

Exakta avstånd till globulära kluster används som referenser i stjärnmodeller för att studera egenskaperna hos unga och gamla stjärnpopulationer. "Varje modell som håller med mätningarna ger dig mer tro på att tillämpa modellen på mer avlägsna stjärnor, "Brown sa." De närliggande stjärnhopen fungerar som ankare för stjärnmodellerna. Tills nu, vi hade bara exakta avstånd till de mycket yngre öppna klungorna inuti vår galax eftersom de är närmare jorden. "

Däremot, cirka 150 globulära kluster kretsar utanför galaxens jämförelsevis yngre stjärnskiva. Dessa sfäriska, tätt packade svärmar med hundratusentals stjärnor är de första hemmanen på Vintergatan.

Hubble -astronomerna använde trigonometrisk parallax för att spika ner klusterets avstånd. Denna teknik mäter det lilla, uppenbar förskjutning av ett objekts position på grund av en förändring i observatörens synvinkel. Hubble mätte klusterstjärnornas uppenbara lilla vingling på grund av jordens rörelse runt solen.

För att få det exakta avståndet till NGC 6397, Browns team använde en smart metod som utvecklats av astronomerna Adam Riess, en nobelpristagare, och Stefano Casertano vid STScI och Johns Hopkins University, även i Baltimore, att noggrant mäta avstånd till pulserande stjärnor som kallas Cepheidvariabler. Dessa pulserande stjärnor fungerar som tillförlitliga avståndsmarkörer för astronomer för att beräkna en exakt expansionshastighet för universum.

Med denna teknik, kallas "rumslig skanning, "Hubbles Wide Field Camera 3 mätte parallaxen för 40 NGC 6397 -stjärnhopen, gör mätningar var 6:e månad i 2 år. Forskarna kombinerade sedan resultaten för att få den exakta avståndsmätningen. "För att vi tittar på ett gäng stjärnor, vi kan få en bättre mätning än att bara titta på individuella Cepheid -variabla stjärnor, "sa teammedlem Casertano.

De små vinglarna i dessa klusterstjärnor var bara 1/100 av en pixel på teleskopets kamera, mätt till en precision på 1/3000 av en pixel. Detta motsvarar att mäta storleken på ett bildäck på månen till en precision på en tum.

Forskarna säger att de kan uppnå en noggrannhet på 1 procent om de kombinerar Hubble -avståndsmätningen av NGC 6397 med de kommande resultaten från European Space Agency:s Gaia rymdobservatorium, som mäter stjärnornas positioner och avstånd med oöverträffad precision. Dataframsläppet för den andra satsen stjärnor i undersökningen är i slutet av april. "Att nå 1 procents noggrannhet kommer att spika denna avståndsmätning för alltid, "Sa Brown.