Vyvrací teorii velkého třesku: Je nejstarší známá hvězda skutečně starší než vesmír?

Hvězda HD 140283 byla pro svůj extrémní věk nazývána „Metuzalémskou hvězdou“. Její stáří se odhaduje na více než 14 miliard let a je tak nejstarší známou hvězdou, alespoň v rámci naší galaxie.

Takto stará hvězda je jistě zajímavá, zvláště když je tak blízko nás, že ji lze pozorovat dalekohledem, nicméně se zdá, že je starší než celý vesmír. Jak je to možné? Při bližším zkoumání zjistíme, že hvězda je zvláštní, ale ne zase tak moc.

Standardní odhad doby od velkého třesku je 13,79 miliardy let. Tento údaj je odvozen z rychlosti rozpínání vesmíru pomocí Einsteinovy teorie relativity, ale byl ověřen různými metodami. Toto číslo však nyní čelí nejméně třem různým výzvám. Jako důkaz zastánci poukazují na existenci hvězd, jejichž stáří se odhaduje buď na více než 13,8 miliardy let, nebo na stáří tak blízké, že by na jejich vznik neměl být čas.

Není překvapením, že HD 140283 dostává hlavní slovo (čemuž napomáhá i její chytlavá přezdívka odvozená od biblického předka Noema, který se údajně dožil 969 let) díky studii z roku 2013, která s využitím Hubblových dat odhadla její stáří na 14,46 miliardy let, plus minus 800 milionů let. To by znamenalo, že je potenciálně starší než celý vesmír.

Největším tvrzením ohledně HD 140283 je, že vyvrací teorii velkého třesku. Vždyť pokud existuje byť jen jedna hvězda stará 14,5 miliardy let, pak k explozi, která odstartovala vesmír, nemohlo dojít před méně než 14 miliardami let. Velký třesk je nyní pro naši kosmologii tak zásadní, že kdyby byl vyvrácen, vyvolalo by to vědeckou revoluci, jakou jsme už dlouho nezažili.

Menší, ale přesto dramatickou změnu by si vyžádalo přizpůsobení se nedávnému tvrzení, že k velkému třesku došlo, ale téměř dvakrát tak dávno, než uvádí většina odhadů, tedy před 26,7 miliardami let.

Ani jeden z těchto názorů nemá mezi astrofyziky velkou podporu, ale někteří mají podezření, že jsme se v odhadech doby velkého třesku mírněji zmýlili a vesmír je ve skutečnosti starý asi 15 miliard let. Ačkoli by takový odhad vyvolal několik otázek, proč jsou naše odhady rychlosti rozpínání vesmíru mimo, pokud by se prokázal, doprovodné změny našeho myšlení by byly evoluční, nikoli revoluční.

V této souvislosti stojí za to se zeptat: kdyby byl vesmír starý 26 miliard let, neočekávali bychom, že najdeme hvězdy staré 20 miliard let? Je pravda, že jsme se podívali jen do malé části galaxie, ale pokud je vesmír tak starý, vypadá Metuzalém podezřele mladě. Pak tuto otázku posuňte o krok dál a zeptejte se, co bychom mohli očekávat, kdyby vesmír neměl počátek a byl tu odjakživa.

Mimo naši Mléčnou dráhu se předpokládá, že hvězdy v kulové hvězdokupě M92 jsou staré asi 13,8 miliardy let, a JWST spatřil několik velmi vzdálených galaxií, o jejichž stáří se stále vedou spory, ale nic nevypadá dramaticky starší než HD 140283.

A konečně je tu skutečnost, že naše metody odhadu stáří hvězd mohou být spolehlivější než údajně velmi dlouhý věk 969 let biblického Metuzaléma, ale zdaleka nejsou definitivní. Do uváděných chybových úseček není vždy zahrnuta spousta možných zdrojů chyb. Vynikajícím příkladem je HD 140283. Kromě odhadu 14,46 miliardy let dospěl jiný tým ke stáří 13,7 miliardy a 12,2 miliardy let v závislosti na tom, který odhad jeho hmotnosti je správný. Ještě jiná studie dospěla k závěru, že nejpravděpodobnější je 12 miliard let.

Je zřejmé, že poslední dvě hodnoty nepředstavují pro vesmír starý 13,8 miliardy let žádnou hrozbu, a dokonce i 13,7 miliardy lze vysvětlit pomocí chybových úseček. Stáří hvězd se obvykle odhaduje na základě jejich absolutní jasnosti a složení. Raný vesmír neobsahoval nic jiného než vodík a helium. Většina těžších prvků vznikla až po zániku první generace hvězd.

Čím nižší je koncentrace těchto prvků, tím starší je hvězda považována za starší. Tato metoda však není dokonalá. Nejenže se můžeme dopustit chyb v měřeních, ale produkty těžkých kovů z prvních supernov se nemusely vždy rovnoměrně promíchat. Byly navrženy další metody, které se však stále ověřují.

V důsledku toho sice nikdo nepochybuje o tom, že hvězda Metuzalém je velmi stará a nabízí pohled na raný vesmír, ale dva ze tří odhadů nepředstavují pro stáří vesmíru vůbec žádnou výzvu.

I kdyby byl údaj 14,46 miliardy let správný, je o něco starší vesmír mnohem pravděpodobnějším vysvětlením než vesmír, který vznikl o 13 miliard let dříve, než se předpokládalo, nebo neměl vůbec žádný počátek.

Zdroj: NASA, Mirror, Phys, redakce