VVV CL001 może mieć 13,4 mld lat. Jak odczytano wiek gromady za pyłem?
Ukryta za pyłem gromada kulista w Drodze Mlecznej może należeć do najstarszych w Galaktyce. Wskazówek dostarczyły etapy życia jej gwiazd, lecz wynik z niepewnością 400 milionów lat nie jest dokładną datą narodzin ani potwierdzeniem galaktycznego rekordu.
Najważniejszą wskazówką był tzw. punkt odejścia od ciągu głównego. Dotyczy on gwiazd kończących stabilne spalanie wodoru w jądrach. Jak wyjaśnia relacja Phys.org, położenie tego punktu zależy od wieku gromady, dzięki czemu można wnioskować o jej przeszłości z obecnego stanu gwiazd.
Do oszacowania wieku zespół kierowany przez J. Olivaresa Carvajala z INAF Capodimonte wykorzystał obrazy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Przeanalizował też gwiazdy przy punkcie odejścia od ciągu głównego — wcześniej w tej gromadzie nierozpoznane. Według Phys.org oba opisane sposoby datowania dały zbliżony wynik.
Co naprawdę oznacza 13,4 ± 0,4 miliarda lat
Autorzy podają wiek 13,4 ± 0,4 miliarda lat. Niepewność wynosi więc 400 milionów lat. Tyle samo dzieli główne oszacowanie wieku VVV CL001 od przywołanego w relacji wieku Wszechświata: około 13,8 miliarda lat.
To zestawienie wyjaśnia sens określenia „niemal tak stara jak Wszechświat”. Nie pozwala jednak uznać, że gromada powstała dokładnie 400 milionów lat po jego początku — tak precyzyjnego wniosku nie daje samo oszacowanie jej wieku. Nie wynika z niego też sprzeczność z przywołanym wiekiem Wszechświata.
Osobną kwestią jest rekord. Badacze sugerują, że VVV CL001 może być najstarszą gromadą kulistą w zgrubieniu centralnym Drogi Mlecznej, a być może w całej Galaktyce. To ostrożnie sformułowana możliwość. Wynik nie jest równoznaczny z potwierdzeniem, że wszystkie inne gromady są młodsze.
Pył zasłania gwiazdy, a tłok utrudnia ich rozpoznanie
Żeby w ogóle skorzystać z takiej wskazówki wieku, trzeba dostrzec odpowiednie gwiazdy. VVV CL001 jest mała i słaba, leży w zatłoczonym obszarze nieba, a pył osłabia docierające do nas światło. Wcześniejsze obrazy nie pokazywały dostatecznie wielu jej gwiazd. Nie znaleziono w niej także gwiazd RR Lyrae, zwykle używanych do wyznaczania odległości.
Samo zobaczenie punktu światła jeszcze nie wystarcza: trzeba ustalić, czy należy on do badanej gromady. Astronomowie śledzili ruchy gwiazd na niebie i zastosowali algorytm uczenia maszynowego, który pomagał je rozdzielić. W analizie rozpoznano około 155 członków VVV CL001, w tym gwiazdy na etapach szczególnie przydatnych do dalszych pomiarów.
Wiek i odległość to dwa różne pytania
Oprócz datowania zespół doprecyzował odległość gromady. W tej części badania wykorzystał obserwacje w bliskiej podczerwieni z kamery FourStar na 6,5-metrowym teleskopie Magellan Baade. Warto rozdzielić te zadania: obrazy Hubble’a służyły do oszacowania wieku, a dane FourStar — do określenia odległości.
Wśród rozpoznanych członków gromady były też gwiazdy gałęzi horyzontalnej. Mają już za sobą fazę czerwonego olbrzyma i spalają hel w jądrach. W opisie badania pełnią inną rolę niż punkt odejścia od ciągu głównego: ich stabilna jasność pozwala używać ich jako punktów odniesienia przy pomiarach odległości.
Porównanie gwiazd VVV CL001 z teoretycznym modelem ich ewolucji dało odległość około 7,34 kiloparseka, czyli 24 tysięcy lat świetlnych. Ten wynik umieszcza gromadę w zgrubieniu centralnym Drogi Mlecznej. Odpowiada więc na pytanie, gdzie się znajduje, podczas gdy punkt odejścia pomaga ustalić, jak dawno powstała.
Według Phys.org pracę udostępniono w arXiv i przyjęto do publikacji w „Astronomy & Astrophysics”. Badacze zapowiadają kolejne obserwacje optyczne, które mają pomóc doprecyzować odległość. Planują również spektroskopię wysokiej rozdzielczości, czyli szczegółowe badanie światła gromady. Ma ono pozwolić sprawdzić dotychczasowe wyniki na podstawie jej składu chemicznego — to zapowiedziany kolejny krok, nie przeprowadzona już weryfikacja.
