Wie kann 'HD 140283' älter sein als das Universum?

Wissenschaftler kennen den Stern HD 140283 , der informell als Methusalem-Stern bezeichnet wird, seit mehr als 100 Jahren, da er relativ schnell über den Himmel fliegt . Der Stern bewegt sich mit ungefähr 1,3 Millionen km / h (800.000 mph) und bewegt sich etwa alle 1.500 Jahre über die Breite des Vollmonds am Himmel. Seine scheinbare Größe beträgt 7,223.

Frühere Forschungen hatten geschätzt, dass der sogenannte "Methusalem-Stern" der Milchstraße bis zu 16 Milliarden Jahre alt ist . Das ist ein Problem, da die meisten Forscher der Meinung sind, dass der Urknall, der das Universum geschaffen hat, vor etwa 13,8 Milliarden Jahren stattgefunden hat .

Spätere Schätzungen zeigen, dass der Stern bis zu 14,5 Milliarden Jahre alt sein könnte (± 0,8 Milliarden Jahre), was immer noch bedeutet, dass er älter ist als das berechnete Alter des Universums von etwa 13,8 Milliarden Jahren . Dies ist ein offensichtliches Dilemma.

Wie kann ein Stern älter sein als das Universum selbst?

star universe

— Mohammad Zain Abbas
quelle

Um es zu verdeutlichen, es ist offensichtlich nicht älter als das Universum. Eine oder beide Schätzungen sind falsch, wie in den folgenden Antworten erläutert.

— Leliel

Eine sehr gute Frage. Wenn Sie sich den Eintrag "Alter des Universums" in Wikipedia ansehen, wird auch erwähnt, dass diese Sterne "älter als das Universum" ein echtes Problem für die Universumsmodelle mit endlichem Alter waren. Wenn in Zukunft weitere Verfeinerungen im Zeitalter von Sternen und Universen vorgenommen werden, ist es sehr wahrscheinlich, dass dieses Problem erneut auftritt und die aktuellen Modelle ungültig werden.

— Thorsten S.

Es scheint mir (obwohl ich kein Experte für die Bestimmung des Sternalters bin), aber wenn ein Stern an Masse verliert, vielleicht indem er einen weißen Zwerg umkreist, würde dieser Stern älter erscheinen als er ist, und im Gegenteil, wenn ein Stern aufsteigt Masse, wird es jünger erscheinen, als es wirklich ist. Ein Stern, der einen Weißen Zwerg umkreist, Masse verliert und, wenn dieser Weiße Zwerg zur Nova wird, einen Stern erklärt, der älter erscheint als das Universum, aber nur spekuliert.

— UserLTK

Verwandte Frage: Alter des Universums im Vergleich zu seinem Inhalt .

— Joeytwiddle

Sehr ähnliche Frage zu Physics.SE.

— Warrick

Antworten:

Es ist nicht - das aktuelle Alter ist eine Schätzung. Die Diskrepanz ergibt sich aus den Versuchen des Astronomen, Aspekte des Sterns, insbesondere seine Entfernung, vollständig und korrekt zu messen. Von der NASA- Seite:

Die neuen Hubble-Altersschätzungen verringern den Bereich der Messunsicherheit, sodass sich das Alter des Sterns mit dem Alter des Universums überschneidet - unabhängig von der Expansionsrate des Weltraums, einer Analyse des Mikrowellenhintergrunds vom Urknall und Messungen des radioaktiven Zerfalls .

Berücksichtigt man die Unsicherheit, liegt die aktuelle Schätzung für das Alter des Sterns bei 14,5 +/- 0,8 Milliarden Jahren oder zwischen 15,3 und 13,7 Milliarden Jahren - das letzte Ende der Schätzung überschneidet sich mit dem aktuellen Modell des Alters des Universums - Eine korrektere Beschreibung dieses Alters ist, dass HD 140283 nach dieser Schätzung mindestens 13,7 Milliarden Jahre alt ist .

Ein anderes Papier, das auf diesem Stern in der Natur basiert - "Der nahegelegene Stern ist fast so alt wie das Universum ", hat ein Team das Alter auf 13,9 +/- 0,7 Milliarden Jahre eingegrenzt und erklärt, dass:

Unter Berücksichtigung dieses experimentellen Fehlers widerspricht das Alter nicht dem Alter des Universums von 13,77 Milliarden Jahren.

genauer gesagt

Das Alter des Sterns beträgt daher mindestens 13,2 Milliarden Jahre

Zweifellos werden weitere Arbeiten durchgeführt, um das Alter des Sterns weiter zu verfeinern.

Eine interessante Folgefrage wäre, wie sich der Stern so früh gebildet hat. Soweit ich weiß, ist Staub notwendig, damit sich kleinere Sterne bilden. Und das muss gelinde gesagt selten gewesen sein.

— M.Herzkamp

In diesem Fall würde ich sagen, dass es wichtig ist zu bemerken, dass die angegebenen Schätzungen "14,5 +/- 0,8 Milliarden Jahre" und "13,9 +/- 0,7 Milliarden Jahre" sind (normalerweise finde ich es schwierig, die Einzelheiten in diesen zu finden Papiere) die 95% -Konfidenzintervalle, dh die Grenzen, zwischen denen es zu 95% wahrscheinlich ist, dass der wahre Wert liegt. Dies bedeutet, dass es eine 5% ige Chance gibt, dass es außerhalb dieser liegt. Das ist klein, aber nicht zu vernachlässigen. (Vielleicht funktioniert das in der Astronomie nicht so? Korrigieren Sie mich, wenn ich mich irre!)

— Hugh Nolan

@HughNolan ist mir auch in den Sinn gekommen - deshalb lege ich Wert auf "in dieser Schätzung" -, aber die Artikel sprechen mit einem erheblichen Maß an Vertrauen - wie David Hammen in seiner ausgezeichneten Antwort sagt, tendieren die Astronomen dazu, mindestens 3 Sigma zu verwenden - 99,7% Sicherheit.

Ah, das ist es, was du bekommst, wenn du eine Antwort kommentierst, bevor du sie alle liest! Danke Doc.

— Hugh Nolan

Was ist das maximal mögliche Alter eines Sterns? Das Alter des Universums beträgt 13,799 ± 0,021 Gy. Die ersten Sterne haben sich bei ungefähr t₀ + 0.2Gy gebildet, wir sind also auf ungefähr 13.58Gy gesunken. HD140283 beträgt 13,9 ± 0,7 Gy. Also ja, es passt, aber immer noch mit einer ziemlich großen Überlappung zwischen diesen beiden Intervallen. Dies ist sicherlich nicht genug, um die Nullhypothese auf irgendeinem Gebiet einfach so zu verwerfen. Die Schlussfolgerung der Autoren, dass das Alter des Sterns "nicht mit dem Alter des Universums in Konflikt steht", ist daher keine Folge. In jedem Fall ist dieser Stern möglicherweise ein Stern der ersten Generation; extrem interessant, das ist sicher!

— Rody Oldenhuis

Spätere Schätzungen zeigen, dass der Stern 14,5 Milliarden Jahre alt sein könnte (± 0,8 Milliarden Jahre), was immer noch älter ist als das berechnete Alter des Universums von ungefähr 13,8 Milliarden Jahren, ein offensichtliches Dilemma.

Es gibt kein Dilemma. Das ± 0,8 Milliarden Jahre ist wichtig. Zieht man 0,8 Milliarden Jahre von dieser Zahl von 14,5 Milliarden Jahren ab ( später auf 14,27 Milliarden Jahre revidiert ), erhält man 13,7 Milliarden Jahre, weniger als das Alter des Universums. Beachten Sie auch, dass die Unsicherheit von 0,8 Milliarden Jahren der Standardfehler oder ungefähr eine Standardabweichung ist. Dieses überarbeitete Alter von 14,27 Milliarden Jahren macht das Dilemma im Wesentlichen nicht existent. Das ist 0,4 bis 0,5 Millionen Jahre älter als das geschätzte Alter des Universums, und dies ist selbst auf der Ebene eines Sigmas nicht signifikant.

Teilchenphysiker verwenden im Allgemeinen die Fünf-Sigma-Ebene als Unterscheidung zwischen "fast sicher" und "vielleicht" (und Teilchenphysiker veröffentlichen "vielleicht" nur ungern). Astronomen verwenden im Allgemeinen eine Drei-Sigma-Stufe. Sogar Sozialwissenschaftler würden einer Abweichung, die weniger als ein Sigma als signifikant darstellt, widersprechen.

— David Hammen
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Sie sagen, dass "Astronomen im Allgemeinen ein Drei-Sigma-Niveau verwenden", sagen aber auch, dass die "0,8-Milliarden-Jahre-Unsicherheit ... ungefähr eine Standardabweichung" ist. Diese 0,8-Gyr-Zahl stammt aus diesem Artikel , also ... ist das eine Standardabweichung oder drei?

— dcsohl

Normalerweise zitieren Astronomen 1-Sigma-Fehler, daher sagt David, dass eine 2 oder 3-Sigma-Abweichung keine Seltenheit ist. Außerdem lassen Astronomen oft systematische Fehler aus, weil sie normalerweise nicht wissen, wie groß sie sind. Sind alle Sternalter aus, weil wir in der Theorie der Sterne etwas ausgelassen haben? Zum Beispiel Effekte hoher Rotation oder starker interner Magnetfelder usw. Dasselbe gilt für das Zeitalter des Universums.

— Eshaya