Un roi de stele ascuns lângă centrul Căii Lactee are 13,4 miliarde de ani

Un nod difuz de stele, ascuns în spatele unui strat gros de praf cosmic, aproape de centrul Căii Lactee, s-a format când universul avea doar câteva sute de milioane de ani. O echipă de astronomi, cu sediul preponderent în Chile, a măsurat pentru prima dată vârsta acestui roi globular folosind stele care pot servi drept adevărate ceasuri, iar rezultatul îl plasează printre cele mai vechi obiecte din galaxia noastră.

Acest lucru contează dincolo de un singur roi. Nimic nu poate fi mai vechi decât universul, așa că cele mai bătrâne stele pe care le putem data stabilesc o limită inferioară pentru vârsta acestuia, iar acest roi se apropie acum foarte mult de acea limită.

Roiul, catalogat ca VVV CL001, are 13,4 miliarde de ani conform noii estimări, cu o marjă de eroare de plus/minus 0,4 miliarde de ani. Universul are aproximativ 13,8 miliarde de ani, ceea ce înseamnă că stelele roiului s-au născut la circa 400 de milioane de ani după Big Bang. Studii anterioare situau VVV CL001 în jurul a 12 miliarde de ani, însă niciunul nu a putut privi suficient de adânc în roi pentru a-i citi direct vârsta.

Lucrarea a fost condusă de Julio Olivares Carvajal, de la Observatorul INAF Capodimonte din Napoli, Italia, și de la Universitatea Pontificală Catolică din Chile, și a fost acceptată de jurnalul Astronomy & Astrophysics.

Cum datezi un roi de stele pe care abia îl vezi

VVV CL001 se află în constelația Săgetătorul, în umflătura aglomerată din jurul centrului galactic. Între noi și roi se află atât de mult praf interstelar, încât lumina sa vizibilă este estompată de un factor de aproximativ 5.000. Astronomii l-au descoperit abia în imaginile infraroșii de la telescopul VISTA al ESO, un grup mic și slab, pierdut printre milioane de stele de prim-plan.

Prima problemă a fost să decidă care stele îi aparțin. Echipa a comparat imagini infraroșii realizate cu camera FourStar de pe telescopul Magellan Baade de 6,5 metri de la Observatorul Las Campanas din Chile, plus imagini mai noi de la Telescopul Spațial Hubble, pe o perioadă de aproape 13 ani. Stelele din roi se deplasează împreună pe cer, în timp ce stelele de câmp se mișcă în alte direcții. Sortând statistic aceste mișcări, au fost identificate 155 de stele membre, mult mai multe decât în orice studiu anterior.

A doua problemă a fost distanța. Echipa a găsit două stele pe ramura orizontală a roiului – o etapă în care stelele bătrâne ard heliul la o luminozitate previzibilă – și le-a folosit împreună cu date de la Dark Energy Camera de pe telescopul Blanco de 4 metri din Chile. Rezultatul este de aproximativ 24.000 de ani-lumină, cu o incertitudine de circa 1.500 de ani-lumină, cea mai precisă distanță măsurată vreodată pentru acest roi.

Abia atunci a putut fi citit ceasul. Fiecare stea dintr-un roi globular s-a născut cam în același timp, iar cele mai masive își epuizează primul hidrogenul din nucleu. Punctul în care stelele tocmai părăsesc secvența principală, numit turnoff, se deplasează către stele mai slabe și mai roșii pe măsură ce roiul îmbătrânește. Imaginile infraroșii profunde de la Hubble au atins acest turnoff pentru prima dată. Două seturi independente de modele stelare au dat 13,47 și 13,39 miliarde de ani, pe care echipa le combină sub forma de 13,4 miliarde.

Cât de vechi înseamnă 13,4 miliarde de ani

Soarele are aproximativ 4,6 miliarde de ani, așa că VVV CL001 este de aproape trei ori mai bătrân. Stelele sale străluceau deja când primele galaxii se asamblau încă. Telescopul Spațial James Webb a început să identifice roiuri stelare compacte, nou-născute, în interiorul galaxiilor îndepărtate și mărite, unele văzute așa cum erau în primul miliard de ani al universului. Echipa susține că VVV CL001 este unul dintre supraviețuitorii acelei prime generații, care încă orbitează astăzi.

Calea Lactee are aproximativ 170 de roiuri globulare cunoscute, iar cele mai vechi se află în umflătură. NGC 6558 a fost datat la 13,2 miliarde de ani, NGC 6256 la 13 miliarde, iar HP1 la 12,9 miliarde. O altă echipă a estimat anul acesta 13,6 miliarde de ani pentru roiul Ton 2 din umflătură. Doar ca vârstă, VVV CL001 se află în același grup restrâns, fără a fi cu mult în față.

Ceea ce îl diferențiază este chimia sa. Raportat la hidrogen, stelele din VVV CL001 au aproximativ 0,6% din proporția de fier a Soarelui, ceea ce îl face cel mai sărac în metale roi globular cunoscut din umflătură. Elementele grele se acumulează cu fiecare generație de stele, așa că un roi atât de sărac în ele s-a format cel mai probabil dintr-un gaz aproape pur. De aceea autorii îl numesc un candidat puternic pentru cel mai vechi roi din galaxie, nu doar unul dintre cele mai vechi.

Un nativ al nucleului galactic, cu un cuvânt de spus despre vârsta universului

Orbita spune restul poveștii. Noua distanță plasează VVV CL001 pe o orbită alungită care nu se îndepărtează niciodată la mai mult de aproximativ 7.300 de ani-lumină de centrul galactic și se apropie până la circa 2.100 de ani-lumină de acesta. Această traiectorie îl marchează drept un nativ al nucleului Căii Lactee, născut în proto-galaxia însăși, nu un roi furat mai târziu de la o galaxie pitică în trecere. Supraviețuirea atât de aproape de centru pentru atâta timp, acolo unde gravitația sfâșie majoritatea roiurilor, sugerează, conform estimării autorilor, că a început cu o masă de aproximativ un milion de ori masa Soarelui.

Miza cosmică provine dintr-o dispută de lungă durată. Măsurătorile privind viteza de expansiune a universului nu sunt de acord, iar valoarea mai rapidă, dacă este corectă, implică un univers ceva mai tânăr. Stelele foarte bătrâne limitează cât de tânăr poate fi acesta. În concluziile lor, autorii scriu că, dacă VVV CL001 este confirmat ca roi nativ de această vârstă, vârsta galaxiei, și poate a universului, va trebui reconsiderată.

Ce nu rezolvă

Incertitudinea declarată de 0,4 miliarde de ani este doar o parte a erorii. Echipa adaugă o incertitudine sistematică de aproximativ 1 miliard de ani provenită de la distanță, care rămâne veriga cea mai slabă. Folosind distanța ușor mai mică dintr-un studiu anterior, aceeași metodă oferă 13,7 miliarde de ani, practic vârsta universului. Autorii subliniază că acest lucru funcționează în ambele sensuri: roiul poate fi mai departe și mai tânăr, dar nu mult mai aproape, altfel stelele sale ar fi mai bătrâne decât cosmosul.

Nici măcar Hubble nu a capturat turnoff-ul complet, cea mai sensibilă parte a măsurătorii vârstei. Au putut fi confirmate doar două stele de pe ramura orizontală, niciuna dintre stelele pulsante RR Lyrae, adesea folosite ca etaloane de distanță, nu aparține roiului, iar praful din fața sa este neuniform. Fiecare vârstă depinde, de asemenea, de modelele stelare, care aici sunt de acord, dar împărtășesc multe presupuneri.

Există și decalajul față de lucrările anterioare. Estimările anterioare, în jurul a 12 miliarde de ani, au provenit din imagini mai puțin adânci care nu au atins niciodată turnoff-ul, așa că echipa consideră propria cifră mai fiabilă, dar niciun grup independent nu a repetat măsurarea. Originea nativă a roiului se bazează deocamdată pe orbită; o chimie detaliată ar putea indica totuși o fuziune timpurie.

Întrebări frecvente despre cele mai vechi roiuri stelare ale Căii Lactee

Ce este un roi globular?

Un roi globular este o bilă densă de zeci de mii până la milioane de stele ținute împreună de propria gravitație. Stelele sale s-au format împreună dintr-un singur nor de gaz, așa că împart aceeași vârstă și aceeași compoziție chimică.

Care este cel mai vechi roi stelar din Calea Lactee?

Nu există un câștigător cert. Mai multe roiuri din umflătura galactică au fost datate între aproximativ 13 și 13,6 miliarde de ani, iar barele de eroare se suprapun. VVV CL001, la 13,4 miliarde de ani și cu cel mai scăzut conținut de fier dintre roiurile din umflătură, este acum unul dintre cei mai puternici candidați.

Cum știu astronomii cât de vechi este un roi de stele?

Găsesc turnoff-ul, punctul în care stelele roiului tocmai își epuizează hidrogenul din nuclee. Stelele mai masive se consumă primele, așa că, pe măsură ce roiul îmbătrânește, turnoff-ul se deplasează către stele mai slabe și mai roșii. Compararea poziției sale cu modelele stelare oferă o vârstă, cu condiția ca distanța și estomparea datorată prafului să fie cunoscute.

Poate o stea să fie mai bătrână decât universul?

Nu. Atunci când o estimare a vârstei depășește cei 13,8 miliarde de ani ai universului, explicația constă în barele de eroare sau în distanță. Pentru VVV CL001, această limită funcționează ca o verificare: exclude posibilitatea ca roiul să fie mult mai aproape decât indică noua măsurătoare.

Spectrele vor decide unde s-a născut VVV CL001

VVV CL001 a fost descoperit în 2011 de către sondajul VVV al VISTA asupra interiorului Căii Lactee. Lucrarea a fost trimisă în septembrie 2026, acceptată pe 20 octombrie și postată pe serverul arXiv în aceeași zi. Echipa spune că noi observații optice mai profunde ale roiului vor fi disponibile în curând pentru a găsi mai multe dintre stelele sale de pe ramura orizontală și pregătește spectroscopie de înaltă rezoluție pentru a măsura mai multe elemente chimice, unul câte unul. Aceste abundențe ar trebui să arate dacă VVV CL001 s-a născut în nucleul Căii Lactee, așa cum sugerează orbita sa, sau a sosit în urma unei fuziuni în primul miliard de ani al galaxiei.

Referință: Olivares Carvajal et al., „VVV CL001: A strong candidate for the most ancient star cluster in the Galaxy,” Astronomy & Astrophysics (accepted), 2026. arXiv: 2610.27969

Etichete: știri, astronomie, Hubble, Calea Lactee, roiuri globulare, vârsta universului