Quanti anni ha l’universo?

L'età può essere solo un numero, ma quando si tratta dell'età dell'universo, è piuttosto importante. Secondo la ricerca, l'universo ha circa 13,8 miliardi di anni. In che modo gli scienziati hanno determinato quante candeline mettere sulla torta di compleanno dell'universo? Possono determinare l'età dell'universo utilizzando due metodi diversi: studiando gli oggetti più antichi all'interno dell'universo e misurando la velocità con cui si sta espandendo.

Limiti di età

L'universo non può essere più giovane degli oggetti in esso contenuti. Determinando l'età delle stelle più antiche, gli scienziati sono in grado di porre un limite all'età.

Il ciclo di vita di una stella si basa sulla sua massa. Le stelle più massicce bruciano più velocemente delle loro sorelle di massa inferiore. Una stella 10 volte più massiccia del Sole brucerà attraverso la sua riserva di carburante in 20 milioni di anni, mentre una stella con la metà della massa del Sole durerà più di 20 miliardi di anni. La massa influisce anche sulla luminosità, o luminosità, di una stella; le stelle più massicce sono più luminose. [ Correlati: Le stelle più luminose: luminosità e magnitudo ]

Conosciute come stelle di Popolazione III, le prime stelle erano massicce e di breve durata. Contenevano solo idrogeno ed elio, ma attraverso la fusione iniziarono a creare gli elementi che avrebbero aiutato a costruire la prossima generazione di stelle. Gli scienziati hanno cercato per decenni le tracce delle prime stelle.

"Quelle stelle sono state quelle che hanno formato i primi atomi pesanti che alla fine ci hanno permesso di essere qui", ha detto in una nota David Sobral, un astronomo dell'Università di Lisbona in Portogallo. Sobral faceva parte di una squadra che ha identificato una galassia luminosa con prove di stelle di Popolazione III.

"Il rilevamento della polvere nell'universo primordiale fornisce nuove informazioni su quando sono esplose le prime supernove e quindi il momento in cui le prime stelle calde hanno inondato di luce l'universo", hanno affermato i funzionari dell'ESO in una nota. "Determinare i tempi di questa 'alba cosmica' è uno dei santi graal dell'astronomia moderna e può essere sondato indirettamente attraverso lo studio della prima polvere interstellare".

Le prime stelle non sono l'unico modo per porre limiti all'età dell'universo. Le dense raccolte di stelle conosciute come ammassi globulari hanno caratteristiche simili. I più antichi ammassi globulari conosciuti hanno stelle con età che sembrano essere comprese tra 11 e 14 miliardi di anni. L'ampia gamma deriva da problemi nell'individuare le distanze degli ammassi, il che influisce sulle stime della luminosità e quindi della massa. Se l'ammasso è più lontano di quanto gli scienziati hanno misurato, le stelle sarebbero più luminose, quindi più massicce, quindi più giovani di quanto calcolato.

"Proprio come gli archeologi usano i fossili per ricostruire la storia della Terra, gli astronomi usano gli ammassi globulari per ricostruire la storia della galassia", ha detto Andrea Kunder a This Web.com. "Ci sono solo circa 150 ammassi globulari conosciuti nella Via Lattea, quindi ognuno di questi ammassi globulari è un importante tracciante dell'alone galattico e della formazione della Via Lattea".

L'incertezza crea ancora un limite all'età dell'universo; deve avere almeno 11 miliardi di anni. Può essere più vecchio, ma non più giovane.

Espansione dell'universo

L'universo in cui viviamo non è piatto e immutabile, ma in continua espansione. Se il tasso di espansione è noto, gli scienziati possono lavorare a ritroso per determinare l'età dell'universo, proprio come gli agenti di polizia possono svelare le condizioni iniziali che hanno provocato un incidente stradale. Pertanto, trovare il tasso di espansione dell'universo un numero noto come costante di Hubble è la chiave.

Una serie di fattori determina il valore di questa costante. Il primo è il tipo di materia che domina l'universo. Gli scienziati devono determinare la proporzione di materia oscura e regolare rispetto all'energia oscura. Anche la densità gioca un ruolo. Un universo con una bassa densità di materia è più vecchio di uno dominato dalla materia.

Per determinare la densità e la composizione dell'universo, gli scienziati si affidano a missioni come la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) della NASA e Planck This Webcraft della European This Web Agency. Misurando la radiazione termica residua dal Big Bang, missioni come queste sono in grado di determinare la densità, la composizione e il tasso di espansione dell'universo. La radiazione residua è nota come fondo cosmico a microonde e sia WMAP che Planck l'hanno mappata. [INFOGRAFICA: Sfondo cosmico a microonde: spiegazione della reliquia del Big Bang]

Nel 2012, WMAP ha stimato che l'età dell'universo fosse di 13,772 miliardi di anni, con un'incertezza di 59 milioni di anni. Nel 2013 Planck ha misurato l'età dell'universo a 13,82 miliardi di anni. Entrambi rientrano nel limite inferiore di 11 miliardi di anni, derivati ​​indipendentemente dagli ammassi globulari, ed entrambi hanno incertezze inferiori a quel numero.

Lo Spitzer This Web Telescope della NASA ha anche contribuito a restringere l'età dell'universo riducendo l'incertezza della costante di Hubble. In combinazione con le misurazioni WMAP, gli scienziati sono stati in grado di effettuare calcoli indipendenti sull'attrazione dell'energia oscura.

"Poco più di un decennio fa, usare le parole 'precisione' e 'cosmologia' nella stessa frase non era possibile, e le dimensioni e l'età dell'universo non erano note a un fattore due," Wendy Freedman degli Osservatori della Carnegie Institution for Science di Pasadena, in California, ha dichiarato in una nota. Freedman ha condotto lo studio che ha utilizzato Spitzer per perfezionare la costante di Hubble. "Ora stiamo parlando di precisioni di pochi punti percentuali. È piuttosto straordinario".

Nota del redattore: questo articolo è stato aggiornato l'8 gennaio 2019 per riflettere una correzione. L'articolo originale affermava che si stima che le stelle più antiche abbiano fino a 18 miliardi di anni.

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