Was könnte die Messungen erklären, dass der Methusalem-Stern älter ist als das Universum?

So wurde in den Nachrichten von einem Stern namens Methusalem gesprochen, der „älter als das Universum“ sei . Außerdem gehört dieser Stern zufällig zu unserer eigenen Milchstraße.

Der Artikel erwähnt, dass Methusalem mit den Altersschätzungen des Universums übereinstimmt, wenn wir die Fehlerquote berücksichtigen, aber dies scheint (statistisch gesehen) zu implizieren, dass diese Methode der Altersschätzung zu einer Überschätzung tendiert. Der Artikel erwähnt auch, dass andere Studien die Geburt von Methusalem in die Zeit vor dem Urknall gelegt haben. Dies scheint darauf hinzudeuten, dass viele Methoden sein Alter überschätzen. Für mich scheint dies auf ein grundlegendes theoretisches Missverständnis oder ein konsistentes Problem in der Messphase der Schätzung hinzuweisen.

Ich muss zugeben, dass ich nur ein Minimum an Vertrautheit mit der Sternenentwicklung habe, und so haben mich diese unglaublichen Schlagzeilen mit Fragen zurückgelassen:

  1. Wie zuverlässig ist diese Forschung?
  2. Welche Methode verwenden sie, um das Alter eines Sterns wie Methusalem zu messen?
  3. Was ist wahrscheinlicher falsch, das Alter von Methusalem oder die aktuelle Schätzung des Alters des Universums?
  4. Könnten relativistische Effekte einen Teil des Alters erklären?
Ich würde vermuten, das ist eigentlich viel Lärm um sehr wenig. Aus dem Artikel: „Die Unsicherheit, auf die sich Bond bezieht, beträgt plus oder minus 800 Millionen Jahre, was bedeutet, dass der Stern tatsächlich 13,7 Milliarden Jahre alt sein könnte – jünger als das Universum, wie es derzeit verstanden wird, wenn auch nur knapp.“ Sie sagen nicht wirklich, was dieser Fehlerbalken bedeutet ( 1   σ ,   2 σ ,   95 % usw.), aber es ist unwahrscheinlich, dass die Kosmologie angesichts dessen überarbeitet werden muss. In der Tat sagt das wissenschaftliche Papier , dass der Stern vollständig mit dem Alter des Universums kompatibel ist.
Ein Überfliegen des Papiers bestätigt, dass der Fehlerbalken tatsächlich vorhanden ist 1   σ . Ich würde deswegen keinen Schlaf verlieren.
Das beruhigt auf jeden Fall. Ich bin jedoch immer noch verwirrt darüber, warum mehrere Studien sein Alter überschätzt haben (vorausgesetzt, das Alter des Universums ist korrekt). Sofern es nicht eine gleiche Anzahl von unterschätzenden Schätzungen gibt, scheinen die Methoden der Altersschätzung eine gewisse positive Tendenz zu haben.
„Der Artikel erwähnt, dass Methusalem mit den Altersschätzungen des Universums übereinstimmt, wenn wir die Fehlerquote berücksichtigen, aber dies würde dennoch bedeuten, dass (statistisch gesehen) diese Methode der Altersschätzung zu einer Überschätzung tendiert.“ Ähm ... nein tut es nicht. Es bedeutet, dass Sie einen Ausreißer haben, der Ihnen nicht viel sagt (selbst bei einem Bayes'schen Ansatz; gehen Sie häufig und Sie lernen genau nichts). Nun, wenn Sie mehrere davon hatten, könnten Sie anfangen, sich Sorgen zu machen.
Wir haben das Alter des Universums so gut wie wir möchten, aber das ist aus historischer Sicht eine große Frage. Damals, bevor wir das Alter des Universums gut kannten und bevor wir ausgefeilte Sternmodelle hatten, tauchte dasselbe Problem in einer viel stärkeren Version auf, angesichts der Arbeit verschiedener Astronomen über Sterne in Kugelsternhaufen, die sehr alt zu sein schienen .

Antworten (1)

Ich arbeite mit herausragenden Modellen, also dachte ich, ich greife hier ein. Meine sofortige Reaktion ist, dass Sie sich keine allzu großen Sorgen machen sollten: Die Bestimmung des Alters eines Stars ist schwierig und verschiedene Modelle werden sich (manchmal erheblich!) über dieses Alter unterscheiden.

Wie zuverlässig ist diese Forschung?

Ich sehe keinen offensichtlichen Grund, an der Schlussfolgerung zu zweifeln.

Welche Methode verwenden sie, um das Alter eines Sterns wie Methusalem zu messen?

Grundsätzlich versucht man, möglichst viele Eigenschaften des Sterns möglichst genau zu messen und dann das am besten passende Sternmodell zu finden. Diese Modelle sind Lösungen für eine Reihe von Differentialgleichungen (in der Zeit und in einer räumlichen Dimension), die versuchen, die gesamte relevante Physik zu erfassen, die bestimmt, wie sich Sterne entwickeln. Die Massenphysik ist ein ziemlich gut definiertes Problem, aber es gibt mehrere potenziell wichtige Komponenten, die in diesen Modellen fehlen. (Ich werde dies erweitern, falls gewünscht ...)

Die übliche Schwierigkeit besteht hier darin, die Entartung zwischen Helligkeit und Entfernung aufzubrechen. Das heißt, ein entferntes Objekt ist schwächer, daher ist es schwer zu wissen, ob ein bestimmtes Objekt an sich schwächer oder nur weiter entfernt ist. Das Hauptergebnis in diesem Artikel ist die Hubble-basierte Parallaxenmessung, die diese Entfernungsmessung und damit die Helligkeit des Sterns erheblich verbessert. Die anderen Dinge, die sie verwenden, sind Proxys für die Oberflächenzusammensetzung und die effektive Temperatur des Sterns, soweit ich sehen kann.

Übrigens würde ich vermuten, dass hier die Spannung gelöst werden kann. Wenn Sie sich Abb. 1 des Papiers ansehen, zeigen sie die Entwicklung verschiedener Sterne für verschiedene Zusammensetzungen. Grob gesagt suchen Sie nach Linien, die durch die beobachteten Punkte verlaufen. Diese Zahl zeigt, dass, wenn der Sauerstoffgehalt unterschätzt wird, die beste Anpassung tatsächlich bei etwa 13,3 Gyr liegt, was nicht mehr im Widerspruch zum Alter des Universums steht.

Beachten Sie Tabelle 1, wo die Fehlerquellen (bei 1 σ ) aufgeführt sind. Es ist interessant, dass nicht nur der Sauerstoffgehalt des Sterns die größte Fehlerquelle ist, sondern sogar die Unsicherheit des Sauerstoffgehalts der Sonne dazu beiträgt!

Was ist wahrscheinlicher falsch, das Alter von Methusalem oder die aktuelle Schätzung des Alters des Universums?

Definitiv das Zeitalter von Methusalem. Ich würde unsere Schätzungen des Alters des Universums in gewisser Weise als "konvergent" bezeichnen: verschiedene Methoden weisen auf konsistente Zahlen hin. Sicher, Planck hat den Torpfosten um etwa 80 Millionen verschoben, aber es wäre ein echter Schock zu sehen, wie sich diese Zahl um, sagen wir, eine halbe Milliarde Jahre ändert.

Könnten relativistische Effekte einen Teil des Alters erklären?

Ich habe keine Ahnung und habe nicht wirklich darüber nachgedacht. Da ich mir ziemlich sicher bin, dass dies kein großes Problem ist, denke ich nicht, dass relativistische Effekte notwendig sind, um die Diskrepanz zu erklären.

Re: die relativistischen Effekte. Diese fallen in zwei Kategorien: (a) Zeitdilatation aufgrund besonderer Geschwindigkeit und gravitativer Rotverschiebung und (b) Auswirkungen der relativistischen Dynamik auf die Sternentwicklung selbst. (a) ist für irgendetwas (mit Ausnahme von Schwarzen Löchern) in der Milchstraße für die Genauigkeit dieser Messungen völlig vernachlässigbar. (b) Ich weiß es nicht genau. Ich könnte mir vorstellen, dass die Relativitätstheorie auch hier nur einen geringen Einfluss hat, da sie ja generell nur für Neutronensterne wichtig ist, aber das überlasse ich dem Astrophysiker . :)
@MichaelBrown, ich kann antworten (b): im Grunde null. Dies ist ein kleiner Stern, wahrscheinlich weniger massereich als die Sonne. Es gibt zwei Berechnungen, die Ihnen sagen, was die relativistischen Effekte sind. Zunächst ab E = m c 2 , ist die Energiedichte überhaupt mit der Massendichte vergleichbar? Zweitens, gibt es Fluidströmungen (z. B. Konvektion oder Rotation), die relativistische Geschwindigkeiten haben? In beiden Fällen lautet die Antwort definitiv nein.
Was könnte die Messungen erklären, dass der Methusalem-Stern älter ist als das Universum?
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