La edad del Universo cuestionada por un cúmulo globular aparentemente de 13.800 millones de años

Estimar la edad de cúmulos estelares globulares como M92 quizás podría poner fin a un largo debate cósmico: la edad del Universo. Un análisis sugiere que este cúmulo -ubicado en nuestra galaxia- tiene entre 13.100 y 14.500 millones de años, una edad sorprendentemente cercana a la estimada para el Universo, lo que pone en duda su verdadera edad.

Los cúmulos globulares son cúmulos estelares muy densos, que pueden contener cientos de miles de estrellas concentradas en un diámetro que oscila entre veinte y unos pocos cientos de años luz. Hay alrededor de 150 cúmulos globulares en nuestra galaxia, orbitando alrededor de su centro. Estos cúmulos habitarían algunas de las estrellas más antiguas de la Vía Láctea. La rareza de los elementos que componen estas estrellas (gigantes rojas) indica que se formaron poco después del Big Bang y, por tanto, constituyen elementos de estudio imprescindibles para comprender la evolución del Universo.

Para estimar la edad de las estrellas o los cúmulos, los astrónomos a menudo se basan en varios métodos. Una es tener en cuenta las diferencias de masa. Las estrellas más masivas consumen su hidrógeno más rápidamente y comienzan a hincharse y luego explotar, mientras que las estrellas menos masivas tienen una vida útil mucho más larga. Sin embargo, exactamente cuándo ocurre cada etapa del ciclo de vida de una estrella es un rompecabezas mucho más complejo.

Un método de evaluación más preciso

Para medir con mayor precisión la edad de las estrellas o cúmulos, los astrónomos utilizan el diagrama de Hertzsprung-Russell, que consiste en graficar su temperatura en función de su luminosidad. Las curvas obtenidas indican la cronología de las fases del ciclo de vida de cada estrella. Determinar el número de estrellas que envejecieron al mismo tiempo dentro de un cúmulo puede dar una idea de la fecha de nacimiento del conjunto. Gracias a este diagrama, los astrónomos pudieron averiguar que las estrellas de un cúmulo globular tienen aproximadamente la misma edad.

Sin embargo, este método carece de precisión y solo se puede aplicar fácilmente a cúmulos globulares o estrellas individuales. Los astrónomos del Dartmouth College ahora están sugiriendo métodos de medición más precisos para determinar la edad de M92, incluido el hecho de tener en cuenta la famosa constante de Hubble: la tasa de expansión del Universo. Sus resultados indican una edad en el límite de la estimada para el Universo.

” Esto nos ayuda a definir el límite inferior de la edad del Universo. No esperamos que el M92 nazca antes que el Universo », observado El investigador de Dartmouth y autor principal del estudio, Martin Ying. Su colega, Mike Boylan-Kolchin de la Universidad de Texas en Austin, agrega: Si nos tomamos en serio la constante de Hubble, también tenemos que decir que no conocemos muy bien la edad del Universo. “.

¿Una edad (demasiado) cercana a la del Universo?

Según descubrimientos que datan de la década de 1990, el Universo se está expandiendo a un ritmo creciente, una aceleración inducida por la energía oscura. Pero las mediciones recientes de esta tasa de expansión (la constante de Hubble) muestran cifras contradictorias. Algunos expertos incluso creen que esta expansión puede ser solo una ilusión. Según Ying y sus colegas, la única forma de establecer definitivamente esta constante sería aceptar que el Universo podría tener una edad diferente a la estimada previamente.

” El voltaje del Hubble en sí mismo es un problema realmente difícil de resolver. Esta medida por sí sola no es lo suficientemente precisa como para resolver el debate. Pero cuantos más tipos de restricciones tengamos, mejor. dice un experto externo al comentar sobre el estudio, Wendy Freedman de la Universidad de Chicago.

Es decir, antes de las mediciones basadas en la primera luz emitida después del Big Bang, las edades de los cúmulos globulares eran el mejor medio para evaluar la edad del Universo. Sin embargo, este método ha sido descuidado durante algún tiempo. Sin embargo, los avances en el modelado por computadora ahora pueden hacer que este método sea más preciso.

Los investigadores del nuevo estudio están reinventando el método en este sentido, estimando la edad de M92, un cúmulo globular que orbita el centro de nuestra galaxia y a unos 27.000 años luz de la Tierra. Para ello, se modeló un conjunto de 20.000 poblaciones estelares de diferentes edades de cúmulos.

De hecho, la edad de este cúmulo ha sido previamente estimada. Pero la mayoría de los cálculos se basaron en modelos de población de estrellas individuales y utilizaron técnicas de estimación relativamente independientes de su distancia y su “desplazamiento al rojo”. Como parte del nuevo estudio, en prepublicación en arxiv, los investigadores modelaron conjuntos teniendo en cuenta una amplia gama de parámetros físicos, como la opacidad, la velocidad de reacción nuclear, la abundancia de helio y los movimientos convectivos. Además, también se tuvieron en cuenta las variaciones de distancia y corrimiento al rojo, así como la metalicidad general (la fracción de masa que no es hidrógeno ni helio).

El nuevo protocolo habría reducido la tasa de error de estimación a alrededor del 50%. Los resultados obtenidos con los modelos fueron luego comparados con los de las observaciones del cúmulo, realizadas por el Telescopio Espacial Hubble. La referencia cruzada de los dos conjuntos de datos permitió a los investigadores estimar que M92 tiene 13.800 millones de años, aproximadamente 750 millones de años. Esta incertidumbre del 5,4% se debería a la ligada a la distancia real del cúmulo, así como a otros parámetros no integrados.

Sorprendentemente y algo contraintuitivo, esta estimación es (muy) cercana a la supuesta edad del Universo, que es de 13.800 millones más o menos 24 millones de años (según las últimas mediciones del Telescopio Espacial Planck). Estos nuevos datos, por lo tanto, sugieren la necesidad de una reevaluación completa de la verdadera edad de nuestro universo.

Fuente: arXiv