É uma teoria amplamente aceita hoje que, quando as primeiras estrelas se formaram em nosso universo há aproximadamente 13 bilhões de anos, eles rapidamente se juntaram para formar aglomerados globulares. Esses aglomerados, então, coalesceram a outros para formar as primeiras galáxias, que têm crescido por meio de fusões e evoluído desde então. Por esta razão, os astrônomos há muito suspeitam que as estrelas mais antigas do universo podem ser encontradas em aglomerados globulares.

O estudo das estrelas nestes aglomerados é, portanto, um meio de determinar a idade do universo, que ainda está sujeito a algumas suposições. Nessa veia, uma equipe internacional de astrônomos e cosmologistas conduziu recentemente um estudo de aglomerados globulares para inferir a idade do universo. Seus resultados indicam que o universo tem cerca de 13,35 bilhões de anos, um resultado que pode ajudar os astrônomos a aprender mais sobre a expansão do cosmos.

Seu estudo, intitulado "Inferindo a Idade do Universo com Clusters Globulares, "apareceu recentemente online e foi submetido à consideração do Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . O estudo foi liderado por David Valcin, um pesquisador pré-doutorado do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICCUB), que se juntou a uma equipe da França, Espanha, e os EUA.

Como observado, os aglomerados globulares são de particular interesse para os astrônomos devido à sua natureza incomum. Essas coleções esféricas de estrelas são encontradas no halo de uma galáxia orbitando além do núcleo galáctico e são consideravelmente mais densas do que os aglomerados abertos (que são encontrados no disco da galáxia). A maioria dos aglomerados globulares também são uniformes em idade, contendo estrelas mais velhas que entraram em sua fase de ramo vermelho gigante (RGB).

Na verdade, estudos de aglomerados globulares na Via Láctea mostraram que algumas das estrelas mais antigas de nossa galáxia existem dentro deles. Embora as origens dos aglomerados globulares e seu papel na evolução galáctica ainda sejam um mistério, os astrônomos acreditam que o estudo dessas coleções de estrelas antigas renderá informações valiosas sobre ambas. Como Valcin e seus colegas compartilharam com a Universe Today por e-mail:

"Os aglomerados globulares estão entre as primeiras estruturas estelares formadas no universo e, portanto, podem ser usados ​​como um bom estimador da época da galáxia e da formação de estrelas para inferir a idade do universo. Do ponto de vista astrofísico, eles fornecem uma riqueza de informações sobre a formação e evolução de galáxias e estrelas. "

Para o bem de seu estudo, a equipe examinou 68 aglomerados globulares galácticos, que foram observados pela Câmera Avançada para Pesquisas (ACS) do Telescópio Espacial Hubble. Especificamente, eles estudaram a distribuição de estrelas nesses aglomerados com base em sua magnitude, que foi obtido usando uma versão modificada de isócronas para modelar os dados.

Este pacote de software pega fotometria sintética fornecida por modelos estelares e, em seguida, interpola sua magnitude com base em onde estrelas com a mesma massa são encontradas na trilha evolutiva na mesma idade. Valdin explicou:

"Usando o catálogo da pesquisa Sarajedini et al (2007) de aglomerados globulares com o Telescópio Espacial Hubble, extraímos informações do Diagrama de Magnitude de Cores de Clusters Globulares usando isócronas teóricas (isócronas são um conjunto de modelos estelares calculados na mesma idade para uma gama de massas diferentes). De fato, a maneira como as estrelas são distribuídas no diagrama de acordo com sua magnitude e cor pode restringir a sensibilidade do parâmetro de isócronas estelares, que correspondem a uma população de estrelas com a mesma idade. "

De forma similar, a equipe confiou no modelo estelar Mesa Isochrones e Stellar Tracks (MIST), bem como o Dartmouth Stellar Evolution Database (DSED). No fim, eles obtiveram uma estimativa de idade média dos clusters globais mais antigos em 13,13 bilhões de anos. Depois de levar em conta a quantidade de tempo que levaria para esses aglomerados globulares se formarem, eles foram capazes de inferir uma estimativa de idade de 13,35 bilhões de anos.

Esse resultado tem um nível de confiança de 68% e inclui uma faixa de incerteza de ± 0,16 bilhões de anos (estatística) e ± 0,5 bilhões de anos (sistêmica). Este valor é compatível com a estimativa de idade anterior de 13,8 ± 0,02 bilhões de anos, o que foi inferido por dados obtidos pela missão Planck na radiação cósmica de fundo (CMB) - a radiação de fundo remanescente criada pelo Big Bang que é visível em todas as direções.

O que mais, a estimativa anterior é dependente do modelo cosmológico MDL, uma versão do modelo do Big Bang que contém três componentes principais:energia escura, matéria escura "fria" (CDM) e matéria comum. Isso significa essencialmente que os aglomerados globulares podem restringir com precisão a idade do universo de uma forma que não depende de modelos teóricos.

O que mais, uma vez que suas estimativas de idade são consistentes com estimativas baseadas na expansão cósmica, esta informação também pode fornecer pistas para o último. Claro, Valdin e seus colegas reconhecem que mais observações e dados são necessários se os cientistas esperam descobrir por que historicamente tem havido tal discrepância entre as estimativas de idade em primeiro lugar:

"Na incerteza contínua sobre a expansão do universo, é importante coletar mais dados nos quais a interpretação seja o mais independente possível da cosmologia para entender a origem da discrepância. Mesmo que os aglomerados globulares não forneçam medição direta da expansão, eles nos permitem restringir a idade do universo, que pode estar relacionado à expansão. A idade do universo é determinada por observações CMB, também, mas essa determinação depende muito do modelo. Um aspecto valioso da estimativa de expansão é o fato de que ela é obtida sem assumir nenhum modelo cosmológico. A concordância entre essas duas medições pode ser usada para confirmar aspectos importantes do modelo cosmológico. "