На расстоянии около 190 световых лет от Земли находится малометаллическая субгигантская звезда HD 140283, известная как звезда Мафусаил. Она признана одной из самых древних звезд в известной Вселенной.
Современные спектроскопические анализы показывают, что содержание железа в звезде Мафусаил примерно в 250 раз ниже, чем в Солнце. Это абсолютно нормально, так как в тот исторический период, когда зародилась эта звезда, тяжелые элементы были большой редкостью во Вселенной.
Возрастной парадокс
Ранние наблюдения за звездой Мафусаил показали, что она сформировалась примерно 14,46 миллиарда лет. Однако, согласно беспрецедентно точному измерению с помощью космического телескопа NASA "Планк", возраст Вселенной составляет 13,761 ± 0,038 миллиарда лет. Как же тогда звезда может быть старше самой Вселенной?
Этот "возрастной парадокс" Мафусаила породил множество спекуляций. Журналисты, в погоне за сенсацией, окрестили звезду — "аномалией Млечного Пути", "объектом из параллельного измерения" и даже "неразрешенной загадкой тысячелетия" Однако такие громкие заявления лишены научной ценности.
Уточнение данных
В 2013 году было опубликовано исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа NASA/ESA "Хаббл". Его инструменты использовались для измерения параллакса Мафусаила, что позволило точно определить расстояние до звезды. В сочетании с измерениями видимой яркости это дало возможность вычислить истинную светимость Мафусаила. Проанализировав данные, ученые установили, что возраст звезды составляет 14,46 ± 0,8 миллиарда лет. Эта погрешность играет важную роль, так как, согласно исследованию, возраст Мафусаила может составлять как 15,26, так и 13,66 миллиарда лет (а это уже меньше возраста Вселенной).
Новый взгляд на древнюю звезду
Звезда Мафусаил представляет собой редкий тип объекта, известный как субгигант. Она находится на переходной стадии между главной последовательностью звезд и красными гигантами. Эта фаза звездной эволюции относительно короткая, что делает наблюдение таких объектов особенно ценным для астрономов.
Уникальность Мафусаила усиливается его чрезвычайно низкой металличностью, что указывает на его формирование в ранней Вселенной. Это сочетание характеристик - субгигант с очень низким содержанием металлов - делает Мафусаила своего рода "звездным ископаемым".
Изучение эволюции таких звезд представляет особую сложность для астрономов. В отличие от звезд главной последовательности или красных гигантов, которых много и которые можно наблюдать на различных этапах их жизненного цикла, подобных Мафусаилу объектов крайне мало. Это затрудняет создание полной картины эволюции таких звезд, так как ученые не могут напрямую сравнивать Мафусаила с аналогичными звездами на разных стадиях развития.
Однако наука не стоит на месте. В 2021 году была разработана новая модель эволюции Мафусаила, основанная на усовершенствованных методах астрофизического моделирования и наблюдениях за миллионами других звезд. Эта модель учитывает различные физические процессы, происходящие внутри звезд, включая термоядерные реакции, перенос энергии и изменения химического состава. Согласно этой модели, возраст звезды Мафусаил составляет 12,01 ± 0,05 миллиарда лет, что полностью согласуется с современными представлениями о возрасте Вселенной.
Вывод
"Возрастной парадокс" Мафусаила наглядно демонстрирует сложность определения возраста древних и нетипичных звезд. Изначальное противоречие между оценкой возраста звезды и возрастом Вселенной не было аномалией или неразрешимой загадкой, но являлось результатом ограничений в наших методах измерения и моделях звездной эволюции.
Разрешение этого парадокса иллюстрирует ключевые аспекты научного метода:
- Постоянное уточнение измерений: использование более совершенных инструментов, таких как телескоп "Хаббл", позволило получить более точные данные о расстоянии и светимости звезды.
- Совершенствование теоретических моделей: улучшение моделей звездной эволюции, особенно для звезд с низкой металличностью, помогло более точно интерпретировать наблюдаемые данные.
- Учет погрешностей: признание и корректный учет погрешностей измерений играют критическую роль в астрономических исследованиях.
- Междисциплинарный подход: сочетание данных из различных областей астрофизики - от наблюдательной астрономии до теоретической физики - позволило создать более полную картину эволюции Мафусаила.
История изучения звезды Мафусаил подчеркивает, что наука - это непрерывный процесс уточнения знаний. Кажущиеся противоречия часто становятся стимулом для новых исследований и открытий, двигая вперед наше понимание Вселенной.