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8/3/13

El "problema" de una estrella más vieja que el universo

Aparecido originalmente en Astrofísica con sal y  pimienta.

Un grupo de astrónomos, usando datos del telescopio espacial Hubble, ha determinado la edad de la que es la estrella más vieja cuya edad puede medirse con precisición. El resultado ha sido que la edad de la estrella  es de 14,500 +- 800 millones de años, mayor que la estimación de la edad del universo , unos 13,800 millones de años.

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La estrella en cuestión (HD 140283), o también llamada "estrella Matusalén", se encuentra a una distancia de 190,1 años luz en la constelación de Libra, distancia medida con precisión mediante la técnica de paralaje, encontrándose en fase de gigante roja. Es conocida por los astrónomos desde hace más de un siglo debido a su gran velocidad propia a través del cielo comparada con las estrellas de su entorno, de unos 360 km/s con respecto a las demás componentes del disco galáctico. Su gran velocidad hace que en un tiempo de unos 1,500 años recorra desde nuestra perspectiva un tamaño angular como la luna llena, es decir, unos 0,13 milisegundos de arco por hora, o lo que es lo mismo, podríamos ver su movimiento realizado observaciones en un rango de tiempo de algunas horas. Esto hace indicar que esta estrella no es una componente del disco de la galaxia, donde se encuentra en la actualidad, sino que es una estrella visitante de nuestra vecindad en su movimiento atravesando el disco de la galaxia. Es por tanto una estrella perteneciente a la componente del halo que rodea nuestra Vía Láctea.

Esta hipótesis fue refutada en loa años 50 cuando los astrónomos tuvieron la capacidad de poder medir la componente de metalicidad de la estrella. Comparándola con su entorno, se observó que su metalicidad es 250 veces menor que las estrellas componentes del disco. Esto se debe a que el halo es una estructura primitiva de formación galáctica en la que las estrellas componentes tienen una edad muy alta. Debido a que se formaron en un universo tan joven, el entorno por entonces estaba muy poco "contaminado" con los desechos producto de la nucleosíntesis de otras estrellas, pues la única forma de producir elemento más pesados que el Helio es mediante fusión estelar (los astrofísicos llaman metal a todo lo que no sea Hidrógeno ni Helio).

Ilustración de la estrella. La constelación de Orión cambia su forma por la perspectiva que tendría en su posición. Credito: NASA, ESA, and A. Feild and F. Summers (STScI)

Estudios allá por el año 2000 dataron la edad de la estrella en 16,000 millones de años, edad aún mayor de la calculada en este estudio. El error cometido por entonces era mucho mayor (de unos 2000 millones de años), por lo que la amplia horquilla de edad dejaba este dato abierto. Sin embargo gracias a las observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble han permitido acotar sustancialmente el rango de error hasta los 800 millones de años. Además en el nuevo estudio se han utilizado los parámetros más recientes en teorías de nucleosíntesis, abundancias químicas y estructura interna.

Sin embargo existen algunas cuestiones que podrían aclarar la extrema edad de esta estrella. Nuevos modelos sobre la difusión de Helio en el núcleo indican que la penetración del mismo podría ser mayor de la que se piensa, lo que provocaría un menor ritmo de combustión. también la relación Oxígeno-Hierro en esta estrella es anómalamente grande, por lo que se cree que futuras observaciones que puedan determinar con mayor grado de precisión la abundancia de Oxígeno podrían reducir nuevamente la estimación de la edad de la estrella.

A pesar de eso, tomando en conjunto todos los datos disponibles, la conclusión es que la estealla tiene una edad de 14,500 +- 800 millones de años, mayor que la edad del universo. Esto está en claro confrontamiento con los modelos cosmológicos que sitúan el inverso de la la constante de Hubble en 13,800 millones de años, lo que nos lleva a la conclusión de que uno de los dos modelos (cosmológico y estelar) debe estar mal parametrizado.

Referencia: HD 140283: A Star in the Solar Neighborhood that Formed Shortly After the Big Bang. 13 Feb 2013. Howard E. Bond, Edmund P. Nelan, Don A. VanderBerg, Gail H. Schaefer, Dianne Harmer.

Artículo original: arxiv:1302.3180

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