Det är en allmänt accepterad teori idag att när de första stjärnorna bildades i vårt universum för ungefär 13 miljarder år sedan, de kom snabbt samman för att bilda klotformade hopar. Dessa kluster smälte sedan samman till andra för att bilda de första galaxerna, som har vuxit genom sammanslagningar och utvecklats sedan dess. Av denna anledning, astronomer har länge misstänkt att de äldsta stjärnorna i universum finns i klothopar.

Studiet av stjärnor i dessa hopar är därför ett sätt att bestämma universums ålder, som fortfarande är föremål för en del gissningar. I denna anda, ett internationellt team av astronomer och kosmologer genomförde nyligen en studie av klothopar för att kunna sluta sig till universums ålder. Deras resultat indikerar att universum är cirka 13,35 miljarder år gammalt, ett resultat som kan hjälpa astronomer att lära sig mer om utvidgningen av kosmos.

Deras studie, med titeln "att sluta sig till universums ålder med klotformiga kluster, " nyligen dök upp online och skickades in för övervägande till Journal of Cosmology and Astropartikelfysik . Studien leddes av David Valcin, en predoctoral forskare från Institute of Cosmos Sciences vid University of Barcelona (ICCUB), som fick sällskap av ett lag från Frankrike, Spanien, och USA.

Som noterat, klothopar är av särskilt intresse för astronomer med tanke på deras ovanliga natur. Dessa sfäriska samlingar av stjärnor finns i en galaxs halo som kretsar bortom den galaktiska kärnan och är betydligt tätare än öppna hopar (som finns i galaxens skiva). De flesta klothopar är också enhetliga i ålder, som innehåller äldre stjärnor som har gått in i sin rödjättegren (RGB) fas.

Faktiskt, studier av klothopar i Vintergatan har visat att några av de äldsta stjärnorna i vår galax finns inom dem. Medan klothoparnas ursprung och deras roll i galaktisk evolution fortfarande är något av ett mysterium, astronomer tror att studiet av dessa samlingar av gamla stjärnor kommer att ge värdefull information om båda. Som Valcin och hans kollegor delade med Universe Today via e-post:

"Globulära hopar är bland de första stjärnstrukturerna som bildas i universum och kan därför användas som en bra estimerare av epok av galax- och stjärnbildning för att sluta sig till universums ålder. Ur en astrofysisk synvinkel, de ger en mängd information om bildandet och utvecklingen av galaxer och stjärnor."

För deras studiers skull, laget undersökte 68 galaktiska klothopar, som observerades av Hubble Space Telescopes Advanced Camera for Surveys (ACS). Specifikt, de studerade fördelningen av stjärnor i dessa kluster baserat på deras magnitud, som erhölls genom att använda en modifierad version av isokroner för att modellera data.

Det här mjukvarupaketet tar syntetisk fotometri som tillhandahålls av stjärnmodeller och interpolerar sedan deras magnitud baserat på var stjärnor med samma massa finns på evolutionär spår vid samma ålder. Valdin förklarade:

"Med hjälp av katalogen från Sarajedini et al (2007) undersökning av klotkluster med Hubble Space Telescope, vi extraherade information från Color Magnitude Diagram Of Globular Clusters med hjälp av teoretiska isokroner (isokroner är en uppsättning stjärnmodeller beräknade vid samma ålder för en rad olika massor). Verkligen, hur stjärnor är fördelade i diagrammet enligt deras magnitud och färg kan begränsa parameterkänsligheten för stjärnisokroner, som motsvarar en population av stjärnor med samma ålder."

Liknande, teamet förlitade sig på stjärnmodellen Mesa Isochrones and Stellar Tracks (MIST), samt Dartmouth Stellar Evolution Database (DSED). I slutet, de fick en genomsnittlig åldersuppskattning av de äldsta globala klustren till 13,13 miljarder år. Efter att ha tagit hänsyn till hur lång tid det skulle ta för dessa klotformade kluster att bildas, de kunde sluta sig till en åldersuppskattning på 13,35 miljarder år.

Detta resultat har en konfidensnivå på 68 % och inkluderar ett osäkerhetsområde på ±0,16 miljarder år (statistiskt) och ±0,5 miljarder år (systemiskt). Detta värde är kompatibelt med den tidigare åldersuppskattningen på 13,8 ± 0,02 miljarder år, som härleddes av data som erhållits av Planck-uppdraget om den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) – den kvarvarande bakgrundsstrålningen som skapats av Big Bang som är synlig i alla riktningar.

Vad mer, den tidigare uppskattningen är beroende av CDM-kosmologiska modellen, en version av Big Bang-modellen som innehåller tre huvudkomponenter:mörk energi, "kall" mörk materia (CDM) och vanlig materia. Detta betyder i huvudsak att klotkluster exakt kan begränsa universums ålder på ett sätt som inte är beroende av teoretiska modeller.

Vad mer, eftersom deras åldersuppskattningar överensstämmer med uppskattningar som är baserade på kosmisk expansion, denna information kan också ge ledtrådar till det senare. Självklart, Valdin och hans kollegor erkänner att fler observationer och data är nödvändiga om forskare hoppas kunna ta reda på varför det historiskt sett har funnits en sådan diskrepans mellan åldersuppskattningar i första hand:

"I den pågående osäkerheten om universums expansion, det är viktigt att samla in mer data om vilken tolkning som är så kosmologioberoende som möjligt för att förstå orsaken till diskrepansen. Även om klotkluster inte ger direkt mätning av expansionen, de tillåter oss att begränsa universums ålder, som kan relateras till utbyggnaden. Universums ålder bestäms av CMB-observationer, för, men denna bestämning är mycket modellberoende. En värdefull aspekt av expansionsuppskattningen är det faktum att den erhålls utan att anta någon kosmologisk modell. Överensstämmelsen mellan dessa två mätningar kan användas för att bekräfta viktiga aspekter av den kosmologiska modellen."