metuzalem logo 

U prvom delu članka o najstarijoj zvezdi:

Kako su astronomi odredili starost Metuzalema?

Posmatračka astronomija ima samo tri tehnike: astrometriju, fotometriju, i spektroskopiju.

Povremenim merenjem položaja HD 140283 na nebu (astrometrija!) u periodu od 8 godina astronomi su primetili da se on menja! U toku pola godine pomera se tamo-amo za 0.017 lučnih sekundi (paralaksa!). Odatle je sračunato da je ova zvezda na rastojanju od oko 200 svetlosnih godina. Ostatak pomeranja je rezultat stvarnog kretanja zvezde u ravni neba. Na rastojanju od 200 svetlosnih godina to odgovara brzini od 319 km u sekundi.

 

  Methuselah Stained glass
Metuzalem, vitraž u katedrali Canterbury u Kentu.
Metuzalem je najstariji čovek koji se javlja u Bibliji. Živeo je čak 969 godina i od starih vremena pa sve do sada se često za vrlo starog čoveka kaže da je Metuzalem.

Iz narednih brojeva može lako da se shvati značaj zvezde HD 140283 (u sazvežđu Vage), popularno nazvane Metuzalem i interes koji je ona izazvala:

  • Starost našeg Sunca i Sunčevog sistema: oko 5 milijardi godina
  • Starost diska naše Galaksije (kao strukture): od 7 do 10 milijardi godina
  • Starost zvezda u globularnim jatima naše Galaksije: od oko 12.5 do oko 13.4 milijardi godina
  • Epoha formiranja prvih zvezda (indirektna procena): pre oko 13.4 milijardi godina
  • Starost našeg Svemira (ili našeg „džepa“ u Svemiru): oko 13.8 milijardi godina
  • Starost Metuzalema: od oko 13.66 do 15.26 milijardi godina!

Srednja vrednost za starost Metuzalema je dakle oko 14.46 milijardi godina! Odatle su potekli naslovi od pre 5-6 godina pa sve do sada, da je nađena „zvezda starija od svemira!“ Što je naravno, nemoguće.

Slična tema je bila prisutna u kosmologiji skoro četiri decenije, od sredine pedesetih pa do sredine devedesetih godina prošlog veka. Tadašnja procena za starost zvezda u globularnim jatima je bila i do 15-16 milijardi godina, dok je tadašnja procena starosti svemira bila u rasponu od 10 do 20 milijardi godina. Postojala je dakle mogućnost za konflikt „zvezda starijih od svemira.“ Preciznija posmatranja su međutim došla do vrednosti u gornjoj tabeli i konflikt je izbegnut. 

Većina astronoma i kosmologa očekuje slično razrešenje i u ovom slučaju. Posmatrači su dobro procenili moguće nepreciznosti u svojim merenjima. Na primer, iako je prividni sjaj Metuzalema izmeren sa zavidnom preciznošću o jednog hiljaditog dela prividne magnitude, to već dovodi do nesigurnosti od oko 200 miliona godina u starosti Metuzalema. 

Još je veći uticaj (ne)preciznosti merenja površinske temperature zvezda, što je uvek pomalo relativan pojam jer zvezde nemaju jasno ograničenu ivicu pa time ni površinu. U ovom slučaju to dovodi do nesigurnosti od oko 350 miliona godina u srednjoj starosti, dok nepreciznost u merenju procenta kiseonika u atmosferi Metuzalema dovodi do najveće nesigurnosti, od čitavih 610 miliona godina. 

Sve skupa, otuda taj raspon od oko 800 miliona godina za moguću starost ove zvezde. Nije najverovatnije, ali je moguće da je starost Metuzalema na donjoj granici tog dijapazona, dakle oko 13.6 milijardi. To nije više u konfliktu sa starošću svemira ali i dalje pokazuje da se radi o najstarijoj zvezdi koju znamo do sada! Šta više, moguća sistematska greška u merenju procenta kiseonika bi dovela do starosti Metuzalema od „samo“ 13.3 milijardi godina.

Ne radi se dakle o zvezdi koja revolucionarno ruši neku našu dosadašnju predstavu, već o bliskom objektu koji nam omogućava bolji uvid u proces formiranja zvezda u ranom svemiru.

Naime, činjenica da Metuzalem ima veoma mali ali merljiv procenat gvožđa u svojoj atmosferi pokazuje da se ipak ne radi o jednoj od prvih zvezda, već o jednoj od prvih zvezda druge generacije!

Da to objasnimo. Proračuni pokazuju da kako se rani svemir širenjem hladio postalo je moguće za kompleksnije čestice da opstanu, da ne budu razrušene sudarima. Tako su se od kvarkova formirali prvi protoni (jezgra vodonika) i neutroni, a od njih složenija jezgra helijuma i (u daleko manjem broju) litijuma. Međutim kako se svemir i dalje širio i postajao hladniji slobodni protoni i neutroni nisu više bili dovoljno brzi da priđu toliko blizu jezgrima helijuma da ona mogu da ih zahvate i formiraju na primer ugljenik ili kiseonik. 

Otuda računi pokazuju da su se zvezde prve generacije sastojale isključivo od vodonika i helijuma. Takve zvezde još uvek nisu posmatrane. Prepoznali bi ih po tome što bi u njihovim atmosferama bili potpuno odsutni svi drugi elementi.

Međutim masivne zvezde te prve generacije su imale toliku temperaturu u svojoj unutrašnjosti da je bilo moguće da tu dođe do fuzije helijuma u ugljenik, pa u kiseonik, pa neon, itd., sve do gvožđa, posle čega dolazi do eksplozije takve zvezde (supernova!) u toku koje dolazi do sinteze praktično svih ostalih hemijskih elemenata. Taj proces je mogao da bude vrlo kratak, svega desetak miliona godina. Međuzvezdani gas je tako bio obogaćen bar malom količinom težih elemenata. Kako se proces formiranja zvezda nastavljao te prve zvezde druge generacije su sada imale od početka mali sadržaj na primer kiseonika ili gvožđa. Među njima je bio Metuzalem.

Sva naša galaksija je tada još bila u procesu nastajanja: ogromna masa gasa i „tamne materije“, sa zgušnjenjima gde su se stvarale zvezde i obližnjim manjim (a možda i većim?!) galaksijama, takođe u nastajanju, sa kojima se naša Galaksija spajala. Kada je formiran disk Mlečnog puta i naša Galaksija dobila manje više sadašnji izgled, Metuzalem se našao negde u sfernom halou oko diska. O tome svedoči njegova velika brzina od oko 360 km u sekundi. Ta orbita ga je ovog puta dovela u blizinu Sunca (koje sledi svoju orbitu oko centra Mlečnog puta), i Metuzalem je zapažen.

Biće interesantno videti šta će doneti buduće studije ove zvezde. Najteži zadatak za posmatrače je preciznije merenja procenata kiseonika i drugih težih elemenata. To će dati priliku teoretičarima da poboljšaju modeliranje procesa u unutrašnjosti zvezda (koje s vremenom postaje sve preciznije korišćenjem moćnijih kompjutera i boljih matematičkih tehnika) kako bi dobili detaljniji opis unutrašnjosti Metuzalema koji tačnije reprodukuje posmatranja. 

Već sada u stvari, posmatranja ove zvezde su pokazala da naše razumevanje zvezdane evolucije u glavnim crtama doseže sve do epohe formiranja prvih zvezda druge generacije, kada je svemir bio oko 15-16 puta manji.

Ako Metuzalem ima planetni sistem sa nastanjenom planetom i razvijenom civilizacijom, njeni astronomi su verovatno samo rutinski registrovali postojanje obične žute zvezde na daljini od nekih 200 svetlosnih godina; naše Sunce ne bi njima bilo naročito interesantno. A s druge strane, šta bi moglo da bude interesantno civilizaciji koja je imala oko 8 i po milijardi godina više od nas da započne i da se razvije? I kakva bi to bila civilizacija koja može da nastane u planetarnom sistemu koji kao i njegova centralna zvezda ima vrlo mali procenat težih elemenata? Ili, kako je odatle izgledala naša Galaksija pre 500 miliona godina kada je Metuzalem bio daleko iznad njene ravni? …

Milan Mijić

Solar Orbiter pillars

U prvom delu članka o najstarijoj zvezdi:

Kako su astronomi odredili starost Metuzalema?

20 322 13 0 M F
HD 140283 (Metuzalem). Danijel Reponj. Fotografija u drugim veličinama.


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži