Bildnachweis: Hubble
Dank des Hubble-Weltraumteleskops verwenden Astronomen alte Sterne in der Milchstraße, um eine unabhängige Schätzung des Alters des Universums zu erstellen. Mit dieser neuen Methode zielten die Astronomen auf alte weiße Zwergsterne, die sich mit einer sehr vorhersehbaren Geschwindigkeit abkühlen. Diese Sterne wurden am Anfang des Universums gebildet und die Astronomen konnten schätzen, dass sie zwischen 12 und 13 Milliarden Jahre alt sind. Nahe genug.
Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA hat die Grenzen seiner mächtigen Sicht überschritten und die ältesten ausgebrannten Sterne in unserer Milchstraßengalaxie entdeckt. Diese extrem alten, dunklen „Uhrwerksterne“ liefern eine völlig unabhängige Anzeige des Zeitalters des Universums, ohne sich auf Messungen der Expansion des Universums zu verlassen.
Die alten weißen Zwergsterne, wie Hubble sie sieht, sind 12 bis 13 Milliarden Jahre alt. Da frühere Hubble-Beobachtungen zeigen, dass sich die ersten Sterne weniger als 1 Milliarde Jahre nach der Geburt des Universums im Urknall gebildet haben, können Astronomen durch die Suche nach den ältesten Sternen das absolute Alter des Universums berechnen.
Obwohl frühere Hubble-Forschungen das Alter des Universums auf der Grundlage der Expansionsrate des Weltraums auf 13 bis 14 Milliarden Jahre festgelegt haben, ist der Geburtstag des Universums ein so grundlegender und tiefgreifender Wert, dass Astronomen seit langem nach anderen Techniken zur Altersdatierung suchen, um ihre zu überprüfen Schlussfolgerungen. „Diese neue Beobachtung schließt die Altersfrage kurz und bietet eine völlig unabhängige Möglichkeit, diesen Wert festzulegen“, sagt Harvey Richer von der University of British Columbia, Kanada.
Die neuen Beobachtungen zur Altersdatierung wurden von Richer und Kollegen durchgeführt, indem Hubble verwendet wurde, um nach schwer fassbaren alten Sternen zu suchen, die in einem Kugelsternhaufen versteckt sind, der sich 5.600 Lichtjahre entfernt im Sternbild Skorpion befindet. Die Ergebnisse sollen in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht werden.
Konzeptionell ist die Beobachtung der neuen Altersdatierung so elegant einfach wie die Schätzung, wie lange es her ist, dass ein Lagerfeuer brennt, indem die Temperatur der schwelenden Kohlen gemessen wird. Für Hubble sind die „Kohlen“ weiße Zwergsterne, die ausgebrannten Überreste der frühesten Sterne, die sich in unserer Galaxie gebildet haben.
Heiße, dichte Kugeln aus Kohlenstoffasche, die vom Atomofen des längst toten Sterns zurückgelassen wurden, weiße Zwerge kühlen mit vorhersehbarer Geschwindigkeit ab? Je älter der Zwerg ist, desto kühler ist er, was ihn zu einer perfekten „Uhr“ macht, die fast so lange tickt, wie das Universum existiert.
Dieser Ansatz wurde als zuverlässiger anerkannt als die Altersdatierung der ältesten Sterne, die noch durch Kernfusion brennen. Dies beruht auf komplexen Modellen und Berechnungen darüber, wie ein Stern seinen Kernbrennstoff verbrennt und altert. Weiße Zwerge sind leichter zu datieren, weil sie einfach abkühlen, aber der Trick bestand immer darin, die dunkelsten und damit am längsten laufenden „Uhren“ zu finden.
Wenn weiße Zwerge abkühlen, werden sie schwächer, und dies erforderte, dass Hubble viele Schnappschüsse des alten Kugelsternhaufens M4 machte. Die Beobachtungen beliefen sich über einen Zeitraum von 67 Tagen auf fast acht Tage Expositionszeit. Dadurch konnten noch schwächere Zwerge sichtbar werden, bis endlich die coolsten? und älteste? Zwerge wurden gesehen. Diese Sterne sind so schwach (bei der 30. Größe - was erheblich schwächer ist als ursprünglich für jedes Hubble-Teleskop mit den Originalkameras angenommen), dass sie weniger als ein Milliardstel der scheinbaren Helligkeit der schwächsten Sterne betragen, die mit bloßem Auge gesehen werden können .
Kugelsternhaufen sind die ersten Pioniersiedler der Milchstraße. Viele schlossen sich zusammen, um den Mittelpunkt unserer Galaxie zu bilden, und bildeten sich Milliarden von Jahren vor dem Erscheinen der prächtigen Windradscheibe der Milchstraße (wie durch Richers Beobachtungen weiter bestätigt). Heute überleben 150 Kugelhaufen im galaktischen Lichthof. Der Kugelsternhaufen M4 wurde ausgewählt, weil er der Erde am nächsten liegt, sodass die an sich schwächsten weißen Zwerge anscheinend immer noch hell genug sind, um von Hubble entdeckt zu werden.
Im Jahr 1928 wurde ihm durch Edwin Hubbles Galaxienmessungen klar, dass sich das Universum gleichmäßig ausdehnte, was bedeutete, dass das Universum ein endliches Alter hatte, das durch mathematisches „Rückwärtslaufen der Expansion“ geschätzt werden konnte. Edwin Hubble schätzte zunächst, dass das Universum nur 2 Milliarden Jahre alt war. Die Unsicherheiten über die tatsächliche Expansionsrate führten Ende der 1970er Jahre zu einer lebhaften Debatte mit Schätzungen zwischen 8 und 18 Milliarden Jahren. Schätzungen des Alters der ältesten normalen "Hauptreihen" -Sterne standen im Widerspruch zum niedrigeren Wert, da Sterne nicht älter sein konnten als das Universum selbst.
1997 durchbrachen Hubble-Astronomen diese Sackgasse, indem sie triumphierend ein verlässliches Alter für das Universum ankündigten, das aus einer sehr genauen Messung der Expansionsrate berechnet wurde. Das Bild wurde bald komplizierter, als Astronomen, die Hubble und bodengestützte Observatorien verwendeten, entdeckten, dass sich das Universum nicht mit konstanter Geschwindigkeit ausdehnte, sondern aufgrund einer unbekannten Abstoßungskraft, die als „dunkle Energie“ bezeichnet wird, beschleunigte. Wenn dunkle Energie in die Expansionsgeschichte des Universums einbezogen wird, erreichen Astronomen ein Alter für das Universum von 13 bis 14 Milliarden Jahren. Dieses Alter wird nun unabhängig vom Alter der von Hubble gemessenen „Uhrwerk“ der Weißen Zwerge verifiziert.
Originalquelle: Hubble-Pressemitteilung
