Methuselah non è più vecchia dell’universo, dopotutto

Vi sono momenti nella scienza in cui ottieni un risultato che sai essere sbagliato, ma non sai perché . Questo può portare ad alcune supposizioni interessanti e molte volte a una scienza molto interessante.

Ad esempio, quando trovi una stella che sembra essere, ehm, più vecchia dell’Universo.

HD 140283 è una stella simile al Sole che si trova a 200 anni luce dalla Terra. È nota da tempo per essere un tipo speciale di stella, una di quelle dette a bassa metallicità.

In poche parole, nell’universo primordiale c’erano soprattutto due elementi, idrogeno ed elio, e gli elementi più pesanti (quelli che gli astronomi chiamano metalli per ragioni storiche) non hanno iniziato ad apparire fino a quando le prime grandi stelle non li hanno prodotti nei loro nuclei e li hanno disseminati nello spazio quando sono esplose al termine del loro ciclo vitale, dove sono stati incorporati nelle nuove stelle.

Ciò significa che le stelle più vecchie tendono ad avere meno elementi pesanti e le stelle più giovani ne hanno di più. In base a questi dati, HD 140283 ha una metallicità 1/250 (0,004) quella del Sole!

Tutto questo implica un’età molto vecchia per questa stella. Altre misurazioni sembrano rafforzare questa idea, motivo per cui è stata soprannominata stella di Methuselah. Una misurazione, effettuata utilizzando Hubble nel 2013, ha fissato la sua età a circa 14,5 ± 0,8 miliardi di anni.

Questo è un po’ un problema. L’universo ha solo 13,77 ± 0,04 miliardi di anni. Questa stella è più vecchia dell’Universo?

Le incertezze di quei numeri (la parte ±) stanno avendo molto peso. 14,5 – 0,8 = 13,7, quindi è del tutto possibile che l’età della stella sia inferiore a quanto si pensi. Non c’è astronomo sul pianeta, scommetto, che pensa che la stella sia effettivamente più vecchia dell’Universo stesso! 

Naturalmente, se guardi, troverai molti articoli che ne sopravvalutano l’età, e alcuni da siti meno affidabili che dicono che HD 140283 proviene da un universo precedente che è sopravvissuto attraverso il Big Bang fino al nostro. Non è chiaro come funzioni esattamente (perché è scienza a livello della Terra piatta).

Il problema è restringere le incertezze. Una cosa che aiuta è ottenere la distanza, in modo da sapere quanto è veramente luminosa (possiamo misurare la luminosità qui sulla Terra, e quindi correggere la distanza sapendo quanta luce sta effettivamente emettendo). Di recente un gruppo di astronomi ha ristudiato la stella di Matusalemme utilizzando le migliori misurazioni disponibili fino ad oggi.

Hanno usato un software che crea modelli di come le stelle cambiano nel tempo date le loro proprietà di base come massa, luminosità, contenuto elementare (che qui è un fattore critico, a causa del basso contenuto di metallo della stella), e così via.

Quello che hanno scoperto è che la massa della stella è 0,81 ± 0,05 volte quella del Sole e la sua età è (rullo di tamburi per favore) … 12,01 ± 0,05 miliardi di anni.

Ahhh, così va meglio. Comodamente più giovane del cosmo, e quindi nata dopo il Big Bang.

Certo, è ancora molto vecchia. Il Sole ha 4,6 miliardi di anni, per fare un confronto. La stessa galassia della Via Lattea ha circa 12 miliardi di anni, il che significa che questa è stata una delle primissime stelle a nascere al suo interno, forse proprio mentre la galassia stessa si stava formando. È stupefacente.

Data la sua età avanzata, non sorprende che la stella di matusalemme stia ora morendo. È da un po’ di tempo che sta esaurendo l’idrogeno nel suo nucleo e sta iniziando ad espandersi in una gigante rossa. 

Al momento il processo è appena iniziato, quindi è ciò che chiamiamo una subgigante. Ha già circa il doppio del diametro del Sole e alla fine si gonfierà un po’ di più. Dopodiché subirà un lungo processo di perdita di massa a causa di un vento di particelle subatomiche, si restringerà, si espanderà di nuovo e alla fine soffierà via tutti i suoi strati diventando una nana bianca. A quel punto si raffredderà, svanendo nel corso di alcuni miliardi di anni diventando una nana nera. Questa fase finale del processo durerà perfino più a lungo della vita che ha avuto fino ad oggi questa stella.

Quindi sembra che il paradosso dell’era cosmica della stella di Matusalemme sia ora risolto.

Ed è pure improbabile che sia la stella più vecchia della galassia. La Via Lattea ha un diametro di 120.000 anni luce, quindi quali sono le probabilità che la stella più vecchia si trovi a 200 anni luce di distanza? Capita che sia abbastanza vicino da poter studiare bene, e la distanza implica che ci sono molte più stelle simili, e forse più vecchie, nella galassia, una delle prime generazioni di stelle nell’Universo. Trovarle e analizzarle aumenterà la nostra comprensione di come si comportano questi antichi abitanti dell’universo.