Nya forskningsresultat har fördjupat vår förståelse av HD140283, den så kallade Metusalem-stjärnan, som länge fascinerat astronomer som ett av Vintergatans äldsta objekt. Med hjälp av skräddarsydda modeller och uppdaterade data från Gaia har forskare nu beräknat stjärnans ålder till cirka 12,3 miljarder år. Detta resultat markerar ett viktigt framsteg i lösningen av den tidigare paradoxen där vissa uppskattningar gjorde stjärnan äldre än universum självt.
Metusalemstjärnan har länge varit en nyckel för att förstå stjärnutvecklingens tidiga skeden. Genom att inkludera stjärnans exakta kemiska sammansättning i modelleringen har forskarna kunnat visa hur detta påverkar stjärnans opacitet och energibalans. Studien belyser också de utmaningar som uppstår vid tolkningen av grundläggande parametrar som blandningslängdsparametern, som styr konvektionen i stjärnans yttre lager.
Ett unikt objekt i Vintergatan
Metusalemstjärnan, som ligger i stjärnbilden Vågen, är en G-typ subjätte med en visuell magnitud på 7,2. Den befinner sig endast cirka 190 ljusår från jorden och är därmed relativt närbelägen för en Population II-stjärna, en grupp av stjärnor som bildades i universums tidiga skeden. Dess låga metallhalt ([Fe/H] ≈ -2,3, dvs järnhalten är cirka 1/200 av solens järnhalt) indikerar att den är nästan helt fri från de tunga element som skapades i senare generationer av stjärnor.
Tack vare dess unika egenskaper, inklusive avsaknaden av störande interstellärt stoft, har Metusalemstjärnan blivit en viktig referens inom stjärnfysik. Tidigare studier har gett uppskattningar av dess ålder mellan 12,5 och 14,5 miljarder år, men den senaste forskningen ger en tydligare och mer överensstämmande bild.
Nyckelfynd från forskningen
Forskarna använde två olika modeller för att uppskatta Metusalemstjärnans ålder. I den första modellen, som använde en solskalad kemisk sammansättning, beräknades stjärnans ålder till cirka 14 miljarder år, vilket skulle göra den äldre än universum. Detta orimliga resultat ledde till att de inkluderade en skräddarsydd kemisk sammansättning baserad på stjärnans faktiska elementfördelning, inklusive höga nivåer av syre och låga nivåer av järn.
Med denna mer detaljerade modell fann forskarna en ålder på 12,3 miljarder år. Skillnaden beror främst på att syreberikningen påverkar stjärnans opacitet, vilket i sin tur påverkar den energibalans som styr dess utveckling. Studien visade också att denna effekt är starkt kopplad till den så kallade ”blandningslängdsparametern” (eng. mixing-length parameter) (αMLT). Genom att minska denna parameter kan åldern för stjärnan justeras ytterligare, men forskarna fann inga direkta bevis för att en sådan ändring är nödvändig.
Diskussion och framtida forskning
Studien lyfte också fram andra faktorer som påverkar modelleringen av stjärnans ålder, såsom mikroskopisk diffusion, elektronisk skärmning och val av opacitetstabeller. Dessa faktorer hade dock en relativt liten effekt jämfört med den kemiska sammansättningen och blandningslängdsparametern.
För att minska osäkerheterna ytterligare föreslår forskarna att asteroseismiska observationer används. Dessa mätningar kan ge en mer exakt uppskattning av stjärnans massa och densitet, vilket är avgörande för att bestämma dess ålder. De identifierade också skillnader i stjärnans förväntade seismiska frekvenser beroende på modellval, vilket kan fungera som en framtida metod för att validera resultaten.
För mer detaljer, se: The age of the Methuselah star in the light of stellar evolution models with tailored abundances, Guillaume et al. 2024.
Uppdaterad 2025-01-20
Under 2025 pensioneras rymdteleskopet Gaia efter mer än 10 års tjänstgöring då bränslet håller på att ta slut. Läs mer om Gaias tidigare gärningar och dess sista tid i livet i Auroras artikel Vintergatan kartlagd – Gaia pensioneras.
