La edad puede ser solo un número, pero cuando se trata de la edad del universo, es bastante importante. Según la investigación, el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años. ¿Cómo determinaron los científicos cuántas velas poner en el pastel de cumpleaños del universo? Pueden determinar la edad del universo usando dos métodos diferentes: estudiando los objetos más antiguos dentro del universo y midiendo qué tan rápido se está expandiendo.
Límites de edad
El universo no puede ser más joven que los objetos contenidos dentro de él. Al determinar las edades de las estrellas más antiguas, los científicos pueden poner un límite a la edad.
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El ciclo de vida de una estrella se basa en su masa. Las estrellas más masivas se queman más rápido que sus hermanos de menor masa. Una estrella 10 veces más masiva que el sol quemará a través de su suministro de combustible en 20 millones de años, mientras que una estrella con la mitad de la masa solar durará más de 20 mil millones de años. La masa también afecta el brillo, o luminosidad, de una estrella; Las estrellas más masivas son más brillantes.
Conocidas como estrellas de la Población III, las primeras estrellas fueron masivas y de corta duración. Contenían solo hidrógeno y helio, pero a través de la fusión comenzaron a crear los elementos que ayudarían a construir la próxima generación de estrellas. Los científicos han estado buscando rastros de las primeras estrellas durante décadas.
“Esas estrellas fueron las que formaron los primeros átomos pesados que finalmente nos permitieron estar aquí”, dijo en un comunicado David Sobral, astrónomo de la Universidad de Lisboa en Portugal. Sobral fue parte de un equipo que identificó una galaxia brillante con evidencia de estrellas de la Población III.
“La detección de polvo en el universo temprano proporciona nueva información sobre cuándo explotaron las primeras supernovas y, por lo tanto, el momento en que las primeras estrellas calientes bañaron el universo a la luz”, dijeron los funcionarios de ESO en un comunicado. “Determinar el momento de este ‘amanecer cósmico’ es uno de los santos griales de la astronomía moderna, y se puede explorar indirectamente a través del estudio del polvo interestelar temprano”.
Las primeras estrellas no son la única forma de poner límites a la edad del universo. Las densas colecciones de estrellas conocidas como cúmulos globulares tienen características similares. Los cúmulos globulares más antiguos conocidos tienen estrellas con edades que parecen tener entre 11 y 18 mil millones de años. El amplio rango proviene de problemas para identificar las distancias a los grupos, lo que afecta las estimaciones de brillo y, por lo tanto, de masa. Si el cúmulo está más lejos de lo que los científicos han medido, las estrellas serían más brillantes, por lo tanto, más masivas y, por lo tanto, más jóvenes de lo calculado.
“Al igual que los arqueólogos usan fósiles para reconstruir la historia de la Tierra, los astrónomos usan cúmulos globulares para reconstruir la historia de la galaxia”, dijo Andrea Kunder a Space.com. “Solo se conocen unos 150 cúmulos globulares en la Vía Láctea, por lo que cada uno de estos cúmulos globulares es un trazador importante del halo galáctico y la formación de la Vía Láctea”.
La incertidumbre todavía crea un límite a la edad del universo; debe tener al menos 11 mil millones de años. Puede ser mayor, pero no más joven.
Expansión del universo
El universo en el que vivimos no es plano e inmutable, sino que se expande constantemente. Si se conoce la tasa de expansión, los científicos pueden trabajar hacia atrás para determinar la edad del universo, al igual que los oficiales de policía pueden desentrañar las condiciones iniciales que resultaron en un accidente de tráfico. Por lo tanto, encontrar la tasa de expansión del universo, un número conocido como la constante de Hubble, es clave.
Varios factores determinan el valor de esta constante. El primero es el tipo de materia que domina el universo. Los científicos deben determinar la proporción de materia oscura y regular a la energía oscura. La densidad también juega un papel. Un universo con una baja densidad de materia es más antiguo que uno dominado por la materia.
Para determinar la densidad y la composición del universo, los científicos confían en misiones como la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP) y la nave espacial Planck de la Agencia Espacial Europea. Al medir la radiación térmica que queda del Big Bang, misiones como estas pueden determinar la densidad, la composición y la tasa de expansión del universo. La radiación sobrante se conoce como el fondo cósmico de microondas, y tanto WMAP como Planck la han mapeado.
En 2012, WMAP estimó que la edad del universo era de 13.772 millones de años, con una incertidumbre de 59 millones de años. En 2013, Planck midió la edad del universo en 13.820 millones de años. Ambos se encuentran dentro del límite inferior de 11 mil millones de años derivados independientemente de los cúmulos globulares, y ambos tienen incertidumbres menores que ese número.
El telescopio espacial Spitzer de la NASA también ha contribuido a reducir la edad del universo al reducir la incertidumbre de la constante del Hubble. En combinación con las mediciones WMAP, los científicos pudieron hacer cálculos independientes de la atracción de la energía oscura.
“Hace poco más de una década, no era posible usar las palabras ‘precisión’ y ‘cosmología’ en la misma oración, y el tamaño y la edad del universo no se conocían mejor que un factor de dos”, dijo Wendy Freedman, de los Observatorios. de la Carnegie Institution for Science en Pasadena, California, dijo en un comunicado. Freedman dirigió el estudio que utilizó Spitzer para refinar la constante de Hubble. “Ahora estamos hablando de precisiones de un pequeño porcentaje. Es bastante extraordinario.
Fuente: space.com