Oggi è una teoria ampiamente accettata che quando le prime stelle si formarono nel nostro universo circa 13 miliardi di anni fa, si unirono rapidamente per formare ammassi globulari. Questi ammassi poi si unirono ad altri per formare le prime galassie, che sono cresciute attraverso fusioni e da allora si sono evolute. Per questa ragione, gli astronomi sospettano da tempo che le stelle più antiche dell'universo si trovino negli ammassi globulari.

Lo studio delle stelle in questi ammassi è quindi un mezzo per determinare l'età dell'universo, che è ancora soggetto a qualche congettura. In questo filone, un team internazionale di astronomi e cosmologi ha recentemente condotto uno studio sugli ammassi globulari per dedurre l'età dell'universo. I loro risultati indicano che l'universo ha circa 13,35 miliardi di anni, un risultato che potrebbe aiutare gli astronomi a saperne di più sull'espansione del cosmo.

Il loro studio, intitolato "Inferire l'età dell'universo con ammassi globulari, " è apparso di recente online ed è stato sottoposto all'esame del Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . Lo studio è stato condotto da David Valcin, un ricercatore pre-dottorato dell'Istituto di Scienze del Cosmo dell'Università di Barcellona (ICCUB), a cui si è unito un team francese, Spagna, e gli Stati Uniti.

Come notato, gli ammassi globulari sono di particolare interesse per gli astronomi data la loro natura insolita. Queste raccolte sferiche di stelle si trovano nell'alone di una galassia che orbita oltre il nucleo galattico e sono considerevolmente più densi degli ammassi aperti (che si trovano nel disco della galassia). La maggior parte degli ammassi globulari è anche di età uniforme, contenenti stelle più vecchie che sono entrate nella fase del ramo delle giganti rosse (RGB).

Infatti, studi sugli ammassi globulari della Via Lattea hanno dimostrato che al loro interno esistono alcune delle stelle più antiche della nostra galassia. Mentre le origini degli ammassi globulari e il loro ruolo nell'evoluzione galattica sono ancora un mistero, gli astronomi credono che lo studio di queste collezioni di vecchie stelle fornirà preziose informazioni su entrambi. Come Valcin e i suoi colleghi hanno condiviso con Universe Today via e-mail:

"Gli ammassi globulari sono tra le prime strutture stellari formate nell'universo e quindi possono essere usati come un buon stimatore dell'epoca della formazione delle galassie e delle stelle per dedurre l'età dell'universo. Da un punto di vista astrofisico, forniscono una grande quantità di informazioni sulla formazione e l'evoluzione delle galassie e delle stelle".

Per il loro studio, il team ha esaminato 68 ammassi globulari galattici, che sono stati osservati dall'Advanced Camera for Surveys (ACS) del telescopio spaziale Hubble. Nello specifico, hanno studiato la distribuzione delle stelle in questi ammassi in base alla loro magnitudine, che è stato ottenuto utilizzando una versione modificata delle isocrone per modellare i dati.

Questo pacchetto software prende la fotometria sintetica fornita dai modelli stellari e quindi interpola la loro magnitudine in base a dove si trovano stelle della stessa massa sulla pista evolutiva alla stessa età. Valdin ha spiegato:

"Utilizzando il catalogo dell'indagine Sarajedini et al (2007) degli ammassi globulari con il telescopio spaziale Hubble, abbiamo estratto le informazioni dal diagramma della magnitudine del colore degli ammassi globulari utilizzando isocrone teoriche (le isocrone sono un insieme di modelli stellari calcolati alla stessa età per un intervallo di masse diverse). Infatti, il modo in cui le stelle sono distribuite nel diagramma in base alla loro magnitudine e colore può limitare la sensibilità ai parametri delle isocrone stellari, che corrispondono a una popolazione di stelle con la stessa età."

Allo stesso modo, il team si è affidato al modello stellare Mesa Isochrones e Stellar Tracks (MIST), così come il database dell'evoluzione stellare di Dartmouth (DSED). Alla fine, hanno ottenuto una stima dell'età media dei più antichi cluster globali di 13,13 miliardi di anni. Dopo aver preso in considerazione il tempo necessario per la formazione di questi ammassi globulari, sono stati in grado di dedurre una stima dell'età di 13,35 miliardi di anni.

Questo risultato ha un livello di confidenza del 68% e include un intervallo di incertezza di ±0,16 miliardi di anni (statistico) e ±0,5 miliardi di anni (sistemico). Questo valore è compatibile con la precedente stima dell'età di 13,8 ± 0,02 miliardi di anni, che è stato dedotto dai dati ottenuti dalla missione Planck sul fondo cosmico a microonde (CMB) - la radiazione di fondo residua creata dal Big Bang che è visibile in tutte le direzioni.

Cosa c'è di più, la stima precedente dipende dal modello cosmologico CDM, una versione del modello del Big Bang che contiene tre componenti principali:energia oscura, materia oscura "fredda" (CDM) e materia ordinaria. Ciò significa essenzialmente che gli ammassi globulari possono limitare con precisione l'età dell'universo in un modo che non dipende da modelli teorici.

Cosa c'è di più, poiché le loro stime di età sono coerenti con le stime basate sull'espansione cosmica, queste informazioni potrebbero anche fornire indizi su quest'ultimo. Certo, Valdin e i suoi colleghi riconoscono che sono necessarie più osservazioni e dati se gli scienziati sperano di capire perché c'è stata storicamente una tale discrepanza tra le stime di età in primo luogo:

"Nella continua incertezza sull'espansione dell'universo, è importante raccogliere più dati su cui l'interpretazione sia il più indipendente possibile dalla cosmologia per comprendere l'origine della discrepanza. Anche se gli ammassi globulari non forniscono una misurazione diretta dell'espansione, ci permettono di vincolare l'età dell'universo, che può essere correlato all'espansione. L'età dell'universo è determinata dalle osservazioni CMB, pure, ma questa determinazione è molto dipendente dal modello. Un aspetto prezioso della stima dell'espansione è il fatto che è ottenuta senza assumere alcun modello cosmologico. L'accordo tra queste due misurazioni può essere utilizzato per confermare aspetti importanti del modello cosmologico".