Νέα μέθοδος για τον προσδιορισμό της ηλικίας του Γαλαξία

Πηγή: University of Chicago, 30 Ιουνίου 2005

Ο ερευνητής Nicolas Dauphas του πανεπιστημίου του Σικάγου έχει αναπτύξει μια νέα μέθοδο για να υπολογίσει την ηλικία του Γαλαξία μετρώντας δύο μακρόβια ραδιενεργά στοιχεία στους μετεωρίτες. Υπολογίζοντας την ποσότητα του ουρανίου-238 και του θορίου-232, ο Dauphas βρήκε ότι ο Γαλαξίας είναι περίπου 14,5 δισεκατομμυρίων ετών, συν ή πλην 2 δισεκατομμύρια έτη. Το αποτέλεσμα αυτό ταιριάζει με την ηλικία του Σύμπαντος, που υπολογίζεται ότι είναι 13,7 δισεκατομμυρίων ετών από το διαστημικό σκάφος WMAP της NASA. Αυτό σημαίνει ότι πιθανώς δεν χρειάστηκε πολύ χρόνο μετά από το Big Bang για να σχηματιστούν μεγάλες δομές, όπως είναι ο Γαλαξίας μας.

Η νέα μέθοδος του Nicolas Dauphas δεν περιέχει τις υποθέσεις που είχαν 'μολύνει' τις προηγούμενες μεθόδους. Η μέθοδος του Dauphas, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, μπορεί τώρα να χρησιμοποιηθεί για να αντιμετωπίσει κι άλλα μυστήρια του κόσμου που έχουν παραμείνει άλυτα για δεκαετίες.

"Οι προσδιορισμοί της ηλικίας είναι κρίσιμοι για μια θεμελιώδη κατανόηση του σύμπαντος", αναφέρει ο Thomas Rauscher, βοηθός καθηγητής της φυσικής και της αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας στην Ελβετία. "Η εργασία του Nicolas έχει ένα ευρύ φάσμα επιπτώσεων και έτσι είναι συναρπαστική και σημαντική".

Ο Dauphas, που είναι βοηθός καθηγητής στις Γεωφυσικές Επιστήμες, έχει εκτεταμένα ενδιαφέροντα που περιλαμβάνουν την προέλευση της ατμόσφαιρας της Γης, τους παλαιότερους βράχους που μπορούν να περιέχουν αποδείξεις για τη ζωή στη Γη και ποιοι μετεωρίτες αποκαλύπτουν τον σχηματισμό του ηλιακού συστήματος.

Στην πιο πρόσφατη εργασία του, ο Dauphas βελτίωσε την ακρίβεια του κοσμικού ρολογιού συγκρίνοντας τη διάσπαση των δύο μακρόβιων ραδιενεργών στοιχείων, του ουράνιου-238 και του θόριου- 232. Σύμφωνα με τη νέα μέθοδο του Dauphas, η ηλικία του Γαλαξία είναι περίπου 14,5 δισεκατομμύρια έτη, συν ή πλην περισσότερο από 2 δισεκατομμύρια έτη.

Αυτή η ηλικία συμφωνεί γενικά με την εκτίμηση των προηγούμενων μεθόδων, που μας έδιναν μια ηλικία 12,2 δισεκατομμυρίων ετών, που είναι κοντά και με την ηλικία του Σύμπαντος. Η ανακάλυψη του Dauphas επιβεβαιώνει ό,τι αυτό που πιστεύαμε πριν, παρά τα μειονεκτήματα των παλαιών μεθόδων: "Μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, δεν χρειάστηκε και πολύς χρόνος για να πάρουν μορφή οι μεγάλες δομές, συμπεριλαμβανομένου και του γαλαξία μας", ανέφερε ο ίδιος.

Η ηλικία των 12 δισεκατομμυρίων ετών για το Γαλαξία στηρίχθηκε στα χαρακτηριστικά δύο διαφορετικών συνόλων άστρων, των σφαιρωτών σμηνών και των λευκών νάνων. Αλλά αυτή η εκτίμηση εξαρτάται από τις υποθέσεις για την αστρική εξέλιξη και την πυρηνική φυσική, που όμως οι επιστήμονες πρέπει να τεκμηριώσουν ακόμα για την πλήρη ικανοποίησή τους.

Τα σφαιρωτά σμήνη είναι αμήνη αστεριών που υπάρχουν στα περίχωρα ενός γαλαξία. Οι διαδικασίες της αστρικής εξέλιξης υποδεικνύουν ότι τα περισσότερα από τα αστέρια στα σφαιρωτά σμήνη είναι σχεδόν τόσο παλαιά όσο ο ίδιος ο γαλαξίας. Όταν εμφανίστηκε πριν 13,7 δισεκατομμύρια έτη η Μεγάλη Έκρηξη, τα μόνα στοιχεία στον Κόσμο ήταν το υδρογόνο, το ήλιο και μια μικρή ποσότητα λιθίου. Τα σφαιρωτά σμήνη του Γαλαξία πρέπει να είναι σχεδόν τόσο παλαιά, επειδή περιέχουν συνήθως υδρογόνο και ήλιο. Τα νεώτερα αστέρια περιλαμβάνουν και βαρύτερα στοιχεία που ανακυκλώθηκαν από τα κατάλοιπα των παλαιότερων αστεριών, τα οποία 'σφυρηλάτησαν' όλα αυτά τα βαρύτερα στοιχεία μέσα στους πυρήνες τους με τη βοήθεια της πυρηνικής σύντηξης.

Τα άστρα λευκοί νάνοι, εν τω μεταξύ, είναι άστρα που έχουν καταναλώσει τα καύσιμά τους και βρίσκονται στο τελευταίο στάδιο της ζωής τους. "Ο λευκός νάνος δεν έχει καμία πηγή ενέργειας, κι έτσι ψύχεται. Εάν εξετάσετε τη θερμοκρασία του και ξέρετε πόσο γρήγορα ψύχεται, μπορείτε μετά να προσεγγίσετε την ηλικία του γαλαξία, επειδή μερικοί από αυτούς τους λευκούς νάνους είναι περίπου τόσο παλαιοί όσο ο γαλαξίας που τους περιέχει", λέει ο Dauphas.

Ένας πιο άμεσος τρόπος για να υπολογιστεί η ηλικία των άστρων και του Γαλαξία μας εξαρτάται από την ακρίβεια του κοσμικού ρολογιού ουρανίου/θορίου. Οι επιστήμονες μπορούν από μακριά να ανιχνεύσουν τα οπτικά "δακτυλικά αποτυπώματα" των χημικών στοιχείων. Έτσι, έχουν μετρήσει την αναλογία ουράνιου/θόριου σε ένα απλό παλαιό αστέρι που βρίσκεται στον φωτοστέφανο (άλως) του Γαλαξία.

Τα σφαιρωτά σμήνη είναι μια ομάδα άστρων με σφαιρική σχεδόν μορφή, η οποία αποτελείται από εκατό χιλιάδες έως ένα εκατομμύριο άστρα, διαφορετικής μάζας, τα οποία πρακτικά δημιουργήθηκαν σχεδόν ταυτόχρονα από το ίδιο τεράστιο νέφος αερίων, στο γαλαξία μας όπως και σε άλλους γαλαξίες. Οι αστρικές πυκνότητες κοντά στο κέντρο ενός αστρικού σμήνους είναι τεράστιες. Αν ζούσαμε εκεί κοντά, τότε θα υπήρχαν αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες αστέρια πιο κοντά σε εμάς απ' ότι το αστέρι Άλφα του Κενταύρου, ο κοντινότερός σε μας "αστρικός γείτονας".