Dömötör
-1 °C
14 °C

Pár milliárd évet letagadhat a Matuzsálem

2013.03.21. 10:55

A Mérleg csillagképben megfigyelhető 7 magnitúdós, éppen a vörös óriássá fejlődés korai fázisában tartó HD 140283 katalógusjelű objektum a legidősebb ismert csillag. Annyira öreg, hogy korával némi zavart is okoz. Sokáig úgy tűnt, hogy idősebb a világegyeteménél, márpedig a logikánk szerint nem lehet idősebb a szülőjénél. A Hubble űrteleszkóp adatai alapján végzett legújabb becslés szerint a HD 140283 kora 14,5±0,8 milliárd év, ami a hibahatárt is figyelembe véve már összeegyeztethető az univerzum más, független mérésekből (tágulási ütem, mikrohullámú háttérsugárzás, radioaktív bomlás) 13,8 milliárd évre becsült korával.

A HD 140283 a Mérleg csillagképben
A HD 140283 a Mérleg csillagképben
Fotó: STScI

Jó évtizeddel ezelőtt az eltérés még nagyobb volt, akkor a csillagot 16 milliárd évesnek gondolták. Az ellentmondás feloldására három lehetőség kínálkozott: vagy a kozmológiánk rossz, vagy a korbecslés mögött álló asztrofizika hibás, vagy a csillag távolságát mérték el. Howard Bond és munkatársai ez utóbbira gyanakodtak – nyilván ez a legkézenfekvőbb is –, ezért ebben az irányban kezdtek el vizsgálódni.

A Matuzsálemnek is nevezett HD 140283 már több mint egy évszázada ismert a csillagászok előtt, mivel nagyon gyorsan mozog az égen. A nagy sajátmozgás arra utal, hogy csak átmenetileg tartózkodik a szomszédságunkban. A galaktikus fősíkon átvezető pályája a Tejútrendszert körülvevő öreg csillagok halójából indult, és végső soron oda is fog visszatérni.

Származását már a múlt század ötvenes éveiben felismerték az alapján, hogy a galaktikus környezetünkben elhelyezkedő csillagokkal összehasonlítva alig tartalmaz nehéz elemeket, ez pedig a legelső csillaggenerációk tipikus tulajdonsága. Később, a korongban kialakult csillagok - mint a Nap is - már számottevő mennyiségű, az első csillaggenerációk által létrehozott és halálukkor a csillagközi térbe pumpált fémet tartalmaznak. A Matuzsálemnek tehát az univerzum életének nagyon korai szakaszában kellett kialakulnia, amikor az intersztelláris közeg még nem "szennyeződött" nehéz elemekkel. (A HD 140283 fémtartalma mindössze 250-ed része a Napénak.)

Bond és munkatársai a Matuzsálem parallaxisát mérték a Hubble segítségével. A csillagászati távolságmérésre először Friedrich Bessel által 1838-ban használt eljárás lényege, hogy egy vizsgált csillag a Föld Nap körüli keringése tükörképeként az év különböző szakaiban egy kicsit más irányban látszik, általános esetben egy ellipszist ír le az éggömbön, ennek a fél nagytengelyét hívjuk parallaxisnak. Ez a szög, amely alatt a csillagról a Föld pályájának fél nagytengelye látszik. Ha a parallaxis szögét ívmásodpercben adjuk meg, akkor ennek reciproka a csillag távolságát szolgáltatja parszekben (pc, 1 parszek = 3,26 fényév).

A Naprendszerhez legközelebbi csillag, a Proxima Centauri parallaxisa 0,75 ívmásodperc körüli, azaz a távolsága 1,3 parszek (körülbelül 4,2 fényév). Rögtön látszik, hogy még a szomszédunkban található csillagok esetében is milyen kis szögértékről van szó. A parallaxison alapuló távolságmeghatározás alkalmazhatóságának tehát az szab határt, hogy milyen kis szöget tudunk mérni és milyen pontossággal. Ha rendelkezésünkre áll a távolságadat, annak segítségével meghatározhatjuk a csillag abszolút fényességét, ami viszont alapvető fontosságú a kor becsléséhez.

A HD 140283 parallaxisát korábban az ESA Hipparcos mesterséges holdja is mérte, ennek hibája viszont a csillag korbecslésénél már 2 milliárd éves pontatlanságot eredményezett. A Bond és kollégái által mért parallaxis-érték gyakorlatilag ugyanaz, mint amit Hipparcos meghatározott, de a hibája csak az ötöde. A 190,1 fényéves távolságadat így a korbecslés hibáját is ötödére redukálta. A számítások mögött álló asztrofizikai meggondolások új eleme, hogy a primordiális hélium a korábban gondoltnál mélyebbre diffundálhatott a csillag magjába, így ott kevesebb, a termonukleáris fúzió alapanyagául szolgáló hidrogén állt rendelkezésre, ami azt jelenti, hogy a csillag gyorsabban használta az üzemanyagát, végső soron pedig fiatalabb az eddig gondoltnál.

Emellett a csillagban az oxigén és a vas aránya is magasabb az előrejelzettnél, ami szintén kisebb korra utal. Bond úgy véli, hogy a további oxigéntartalom-mérések még jobban redukálni fogják az értéket, mivel az előzőek alapján a csillagnak akkor kellett kialakulnia, mikor a Világegyetem már gazdagabb volt oxigénben. A felső határ csökkentése pedig már egyértelműen az elfogadható tartományba tolja a csillag korát.

A HD 140283 hosszú élete során sok mindennek lehetett tanúja. Valószínűleg egy ősi törpegalaxisban született, amelyet 12 milliárd évvel ezelőtt szétszaggatott a Tejútrendszer árapály-ereje. A csillag ennek a kannibalisztikus eseménynek köszönheti nagy pályahajlását, melynek következtében 1,3 millió km/h sebességgel halad el a szomszédságunkban. Sajátmozgása (0,13 milliívmásodperc/óra) olyan nagy, hogy mindössze másfél ezer évre van szüksége ahhoz, hogy a telihold átmérőjének megfelelő szakaszt átszeljen az égbolton, az elmozdulását a Hubble fotografikusan pedig már néhány óra alatt érzékelni tudja.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.