Jak „HD 140283” może być starszy od wszechświata?

42

Naukowcy wiedzieli o gwieździe HD 140283 , nieformalnie nazywanej gwiazdą Matuzalem, od ponad 100 lat, ponieważ krąży po niebie stosunkowo szybko. Naukowcy twierdzą, że gwiazda porusza się z prędkością około 800 000 mil na godzinę (1,3 miliona km / h) i podróżuje na niebie w pełni księżyca na niebie co około 1500 lat. Jego pozorna wielkość wynosi 7.223.

Wcześniejsze badania szacowały, że tak zwana „gwiazda Metuszelacha” galaktyki Mlecznej Drogi ma 16 miliardów lat . To jest problem, ponieważ większość badaczy zgadza się, że Wielki Wybuch, który stworzył wszechświat, miał miejsce około 13,8 miliarda lat temu .

Późniejsze szacunki pokazują, że gwiazda może mieć nawet 14,5 miliarda lat (± 0,8 miliarda lat), co jest wciąż starsza niż obliczony wiek wszechświata wynoszący około 13,8 miliarda lat . To oczywisty dylemat.

Jak gwiazda może być starsza niż sam wszechświat?

star universe Mohammad Zain Abbas
źródło
1
Dla wyjaśnienia, oczywiście nie jest starszy od wszechświata. Raczej jedno lub oba nasze szacunki są wyłączone, jak omówiono w odpowiedziach poniżej.
Leliel,
1
Bardzo dobre pytanie. Jeśli spojrzysz na wpis „wiek wszechświata” w Wikipedii, to również wspomina, że ​​te „starsze niż wszechświat” gwiazdy były naprawdę poważnym problemem dla modeli wszechświata o skończonej epoce. Jeśli w przyszłości pojawią się dalsze udoskonalenia w wieku gwiazd / wszechświatów, jest bardzo możliwe, że problem ten wskrzeje ponownie, a obecne modele zostają unieważnione.
Thorsten S.
1
Wydaje mi się (choć nie jestem ekspertem w określaniu wieku gwiazd), ale jeśli gwiazda straci masę, być może przez okrążenie białego karła, gwiazda będzie wyglądać na starszą niż jest, a wręcz przeciwnie, jeśli gwiazda się zgromadzi masa wydaje się młodsza niż w rzeczywistości. Gwiazda, która krąży wokół białego karła, traci na nim masę, a ten biały karzeł przechodzi w nową, może wyjaśniać gwiazdę, która wydaje się starsza niż wszechświat, ale tylko spekuluje.
userLTK,
1
Powiązane pytanie: Wiek wszechświata a jego zawartość .
joeytwiddle
Bardzo podobne pytanie na Physics.SE.
Warrick

Odpowiedzi:

39

To nie jest - obecny wiek jest szacunkowy. Rozbieżność wynika z prób astronomów pełnego i prawidłowego pomiaru aspektów gwiazdy, w szczególności jej odległości. Ze strony NASA :

Nowe szacunki wieku Hubble'a zmniejszają zakres niepewności pomiaru, tak że wiek gwiazdy pokrywa się z wiekiem wszechświata - co niezależnie określa szybkość ekspansji przestrzeni, analiza tła mikrofalowego z Wielkiego Wybuchu oraz pomiary rozpadu radioaktywnego .

Obecnie, jeśli weźmie się pod uwagę niepewność, obecne oszacowanie wieku gwiazdy wynosi 14,5 ± 0,8 miliarda lat lub między 15,3 a 13,7 miliarda lat - ten drugi koniec oszacowania pokrywa się z obecnym modelem wieku Wszechświata - bardziej poprawnym sposobem opisania tego wieku jest to, że HD 140283 ma co najmniej 13,7 miliarda lat według tego oszacowania .

Kolejny artykuł oparty na tej gwieździe w Naturze - „ Pobliska gwiazda jest prawie tak stara jak Wszechświat ”, zespół zawęził wiek do 13,9 ± 0,7 miliarda lat, stwierdzając, że:

Biorąc pod uwagę ten błąd eksperymentalny, wiek nie jest sprzeczny z wiekiem Wszechświata, 13,77 miliarda lat.

bardziej zwięźle to stwierdzając

Wiek gwiazdy wynosi zatem co najmniej 13,2 miliarda lat

Bez wątpienia trwają prace nad dalszym udoskonaleniem wieku gwiazdy.


źródło
1
Ciekawym pytaniem byłoby, jak gwiazda powstała tak wcześnie. O ile wiem, pył jest konieczny do tworzenia mniejszych gwiazd. I to musiało być co najmniej rzadkie.
M.Herzkamp,
1
W tym przypadku powiedziałbym, że ważne jest, aby zauważyć, że podane szacunki „14,5 +/- 0,8” miliarda lat i „13,9 +/- 0,7 miliarda lat” są (zwykle trudno mi znaleźć w nich specyfikę dokumenty) 95% przedziały ufności, tj. granice, między którymi 95% prawdopodobne jest, że leży prawdziwa wartość. Oznacza to, że istnieje 5% szans, że leży poza nimi. który jest mały, ale nie bez znaczenia. (Może nie tak to działa w astronomii? Popraw mnie, jeśli się mylę!)
Hugh Nolan,
1
@HughNolan, który również przyszedł mi do głowy - dlatego kładę nacisk na „w tej ocenie” - ale artykuły mówią ze znacznym stopniem pewności siebie - jak mówi David Hammen w swojej doskonałej odpowiedzi, astronomowie używają co najmniej 3 sigma - 99,7% pewność.
1
Ach, doh, to dostajesz za komentowanie jednej odpowiedzi, zanim przeczytasz je wszystkie! Dzięki Doc.
Hugh Nolan,
1
Jaki jest maksymalny możliwy wiek gwiazdy? Wiek wszechświata wynosi 13,799 ± 0,021 Gy. Pierwsze gwiazdy powstały w przybliżeniu t₀ + 0,2 Gy, więc spadamy do około 13,58 Gy. HD140283 wynosi 13,9 ± 0,7 Gy. Tak, pasuje, ale nadal z dość znacznym nakładaniem się tych dwóch przedziałów. To z pewnością nie wystarczy, aby po prostu odrzucić hipotezę zerową w dowolnej dziedzinie. Stwierdzenie autorów, że wiek gwiazdy „nie jest sprzeczny z wiekiem wszechświata”, nie jest zatem sekwencyjne. W każdym razie gwiazda ta jest prawdopodobnie gwiazdą pierwszej generacji; niezwykle interesujące, to na pewno!
Rody Oldenhuis,
15

Późniejsze szacunki pokazują, że gwiazda może mieć nawet 14,5 miliarda lat (± 0,8 miliarda lat), co jest wciąż starsza niż obliczony wiek wszechświata wynoszący około 13,8 miliarda lat, co jest oczywistym dylematem.

Nie ma dylematu. Ważne jest to ± 0,8 miliarda lat. Odejmij 0,8 miliarda lat od tej liczby 14,5 miliarda lat ( później zaktualizowanej do 14,27 miliarda lat ), a otrzymasz 13,7 miliarda lat, czyli mniej niż wiek wszechświata. Należy również zauważyć, że ta niepewność 0,8 miliarda lat jest błędem standardowym lub w przybliżeniu jednym odchyleniem standardowym. Zrewidowany wiek 14,27 miliarda lat sprawia, że ​​dylemat zasadniczo nie istnieje. To jest starsze niż szacowany wiek wszechświata o 0,4 do 0,5 miliona lat, i to nie jest znaczące nawet na poziomie jednego sigmy.

Fizycy cząstek zwykle używają poziomu pięciu sigma jako rozróżnienia między „prawie pewnym” a „może” (a fizycy cząstek niechętnie publikują „maybes”). Astronomowie zazwyczaj używają poziomu trzech sigma. Nawet naukowcy społeczni zlekceważyliby odchylenie, które jest mniejsze niż jeden sigma, jako znaczące.

David Hammen
źródło
Mówicie, że „astronomowie zazwyczaj używają poziomu trzech sigma”, ale jednocześnie twierdzicie, że „niepewność 0,8 miliarda lat jest ... z grubsza jednym odchyleniem standardowym”. Ta liczba 0,8 Gyr pochodzi z tego artykułu , więc ... czy to jedno odchylenie standardowe czy trzy?
dcsohl,
3
Zwykle astronomowie cytują 1 błąd sigma, więc David mówi, że odchylenie 2 lub 3 sigma nie jest rzadkie. Ponadto astronomowie często pomijają błędy systematyczne, ponieważ zwykle nie wiedzą, jak duże są. Czy minęły wszystkie wieki gwiazd, ponieważ pominęliśmy coś w teorii gwiazd? Na przykład skutki wysokiej rotacji lub silnych wewnętrznych pól magnetycznych itp. To samo dla wieku wszechświata.
eshaya