Polscy astronomowie zmierzyli odległość do największej gromady kulistej Omega Centauri, a przy okazji oszacowali wiek tej staruszki, która powinna być niewiele młodsza od całego Wszechświata.

     Zdecydowana większość z ponad 100 miliardów gwiazd naszej Galaktyki porusza się w jednej płaszczyźnie, co sprawia, iż Droga Mleczna przypomina płaski naleśnik o średnicy 100 tys. lat świetlnych. Część gwiazd jednak, skupionych w kulistych gromadach, nie poddała się temu owczemu pędowi. Ponad 200 takich gromad, które liczą nawet miliony gwiazd, niczym rój much krąży wokół centrum Galaktyki we wszystkich możliwych kierunkach. To najstarsi mieszkańcy naszej Galaktyki. Skąd to wiadomo?

Gwiazdy za stare, Wszechświat za młody
W świetle tych gwiazd z reguły widać tylko widma najlżejszych pierwiastków - wodoru i helu. Węgla, tlenu i krzemu są śladowe ilości (setki razy mniej niż na Słońcu). To oznacza, że gromady są stare - rodziły się w bardzo wczesnym Wszechświecie, jeszcze ubogim w cięższe pierwiastki. Te dopiero później tworzyły się we wnętrzu gwiazd wskutek reakcji łączenia atomowych jąder. Dla porównania - nasze Słońce jest dość młode, narodziło się ok. 5 mld lat temu już z "popiołów" gwiazd pierwszej generacji, a więc oprócz wodoru i helu ma całkiem sporą domieszkę cięższych pierwiastków (dzięki nim mogły powstać np. skaliste planety i oparte na węglu życie).

     Na zaawansowany wiek gromad kulistych wskazuje też ich barwa. Młode gwiazdy są z reguły gorące, rozpalone do "białości", starsze natomiast - stopniowo czerwienieją i ciemnieją. Im starsza gromada, tym mniej w niej jest "rozpalonych" młodzików, a więcej statecznych gwiazd coraz słabiej świecących.

     Analizując w ten sposób światło gromad kulistych astronomowie oszacowali ich wiek na co najmniej 15-16 mld lat. I wtedy pojawiła się zagadka. Kosmologowie bowiem - na podstawie niezależnych obserwacji tempa ucieczki galaktyk - oszacowali ilość czasu, jak upłynęła od Wielkiego Wybuchu na ledwie 12-14 mld lat.

     Ktoś więc musiał się omylić, bo cały Wszechświat nie może wszak być młodszy od swych gwiazd, nawet tych najstarszych. Albo przeceniono wartość stałej Hubble'a, która określa szybkość rozszerzania się Wszechświata, albo wiek starych gromad kulistych.

Po nitce do kłębka
Ponowna ocena wieku gromad była celem zespołu pod kierunkiem prof. Janusza Kałużnego z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika w Warszawie i Iana B. Thompsona z Carnegie Observatories. Astronomowie za pomocą teleskopów w obserwatorium Las Campanas w Chile przyjrzeli się Omega Centauri - jednej na największych i najstarszych gromad kulistych w naszej Galaktyce, doskonale widocznej na południowym niebie, liczącej blisko 10 milionów gwiazd. Posłużyli się metodą dedukcji z maestrią właściwą Sherlockowi Holmesowi:

     Najpierw znaleźli układ podwójny gwiazd, który zamieszkiwał Omega Centauri. Dwie gwiazdy obiegały się wzajemnie co 2,5 dnia, a w czasie każdego okrążenia na moment zasłaniały się nawzajem, powodując częściowe zaćmienie (co objawiało się spadkiem jasności tego układu podwójnego).

     Z bezpośrednich pomiarów ich prędkości orbitalnej i okresu obiegu można było obliczyć masy gwiazd i promień ich wzajemnej orbity.

     Z kolei mierząc zmiany jasności podczas zaćmień - udało się określić średnice gwiazd (stopień zaćmienia zależy od rozmiaru przesłaniającej gwiazdy).

     Z analizy widma światła odczytano, jaka jest temperatura ich powierzchni, a stąd - ilość wypromieniowanej energii na jednostkę powierzchni.

     Teraz przydała się znajomość rozmiarów gwiazd, bo umożliwiła obliczenie, ile energii wypromieniowują całe powierzchnie. Poznano więc jasność absolutną obu gwiazd.

     A znając ich jasność obserwowaną z Ziemi - łatwo już zmierzono, że naszą planetę dzieli od tych gwiazd odległość 17 tys. 800 lat świetlnych, bo jasność gwiazdy maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości.

     W ten sposób po raz pierwszy wyznaczono odległość do gromady Omega Centauri z niezwykle małym błędem, który nie przekracza 4 proc.

     Precyzyjna znajomość masy, absolutnej jasności oraz widma gwiazd była dla astronomów jak liczba słojów na pniu drzewa - pozwoliła określić wiek gwiazd na 11,8 mld lat. Omyłka w tym wypadku nie powinna przekraczać 600 mln lat.

     Jeśli ten podwójny układ gwiazd, na który trafili polscy astronomowie, nie jest jakimś wyjątkiem w gromadzie Omega Centauri, to oznacza, że ta ostatnia może być o blisko 4 mld lat młodsza niż dotąd sądzono.

     Wtedy świetnie zgadzałaby się chronologia kosmicznych wydarzeń. Nawet jeśli Wielki Wybuch nastąpił dość wcześnie (np. 12 mld lat temu), to i tak powinno być wystarczająco dużo czasu, żeby mogła utworzyć się nasza Galaktyka i najstarsze gromady kuliste, w tym Omega Centauri.
Powrót do spisu