Noves proves sobre l'envelliment de l'univers

L'espectacular imatge del telescopi espacial James Web (JWST) de l'univers profund, la visió més pròxima a l'origen del Big bang, mostra una densitat de galàxies molt major del que hauríem esperat. Semblant cúmul de galàxies en els orígens és impossible, llevat que assumim que la formació primerenca i l'evolució d'estreles i galàxies ha ocorregut molt abans del que fins ara s'assumia, o bé que l'univers és moltíssim més antic, milions d'anys més vell del que créiem.

Les observacions del telescopi espacial James Webb van revelar galàxies massives i brillants amb una evolució incomprensible en un univers amb una edat estimada d'aproximadament 13,8 Ga, segons el model estàndard (ΛCDM Constant Cosmològica Cold Dark Matter). Les galàxies descobertes havien de ser molt més antigues que el propi univers.

Estos desconcertants descobriments obliguen a revisar una cosa fonamental: com comptem anys còsmics.

Comencem per l'edat de les estreles

De menys a més, si coneixem l'edat de les estreles més velles tenim una referència per a saber quina edat té la galàxia sencera, i si coneixem l'edat de moltes galàxies, podrem tindre una referència de l'edat total de l'univers. Però això és tan rellevant que hem de ser molt polits amb els mètodes que utilitzem.

La nucleocosmocronología ha servit, per exemple, per a conéixer l'edat del Sol (4,57 ± 0,02 mil milions d'anys) i de la Via Làctia, però també per a conéixer quines van ser les primeres estreles.

El mètode es basa a mesurar la quantitat de Tori (232Th) i urani (238U) que han tingut temps de produir les estreles. També és possible conéixer en quina fase es troben calculant quant combustible (hidrogen) han consumit i quant els queda per a abandonar la seua fase inicial.

Ho sabem perquè canvien de color. Les estreles cromàticament per damunt d'un cert nivell de blau (conegut com a “punt de desviació” o turnoff point, en anglés) ja hauran abandonat la seqüència principal, enrogint-se i augmentant la seua grandària, mentres que les més roges i xicotetes encara són estreles joves.

Coneguda l'edat de moltes estreles podem deduir l'edat dels cúmuls globulars. Ara, si l'edat de l'univers s'estima en 13,8 Ga (Giga anys), cal descomptar a esta xifra el temps que mitjana entre el Big bang i la formació del cúmul i tindre en considerant un mínim de temps emprat en la seua formació. Amb tot això, l'edat dels cúmuls més antics no hauria de sobrepassar els 13,6 Ga.

L'edat universal

Fins ara, les dades obtingudes en múltiples experiments no s'havien agrupat en un únic model capaç d'oferir una escala global de l'edat universal, que abaste tot el domini del temps. Tampoc existix un calibratge creuat sistemàtic i sòlida que compare els valors obtinguts entre els diversos mètodes emprats. D'aquí ve que resulte un autèntic repte establir l'edat límit dels objectes del cosmos, és a dir, esbrinar el màxim d'anys transcorreguts des que es van formar.

Això planteja un enorme desafiament per a limitar les edats dels objectes de l'univers. Amb les noves dades del James Webb, no ens quedava una altra que començar de zero, sense tindre en compte els límits que teníem establits. Tornar a mirar pensant que els cúmuls, les galàxies i l'univers sencer poden ser molt més vells del que establia la física convencional.

I això és el que hem fet: hem investigat cúmuls globulars sense tindre en compte el límit inferior d'edat que s'establia per a ells. I tenim noves proves que l'univers és més “vell” del que havíem assumit.

Edat o aparença d'edat

La investigació de Rajendra P. Gupta, de la Universitat d'Otario (el Canadà), ja havia fet saltar l'alarma. El seu treball duplica l'edat de l'univers establida. Gupta anuncia que l'edat de l'univers és 26,7 Ga, el doble del que pensàvem.

Este resultat permet explicar l'existència i la formació de galàxies massives quan l'univers en teoria era encara jove. Els resultats de Gupta solucionen el dilema que plantejava la imatge del telescopi espacial James Webb.

L'abundància d'estreles blaves

El nostre treball encara oferix més arguments a favor de l'envelliment de l'univers. Desenrotllem un mètode més objectiu per a determinar l'edat basada en l'abundància de estreles ressagades blaves (Blue Straggler o BS, en anglés) en els cúmuls globulars. Les ressagades blaves són estreles que aparenten una edat menor que la del sistema estel·lar al qual pertanyen.

Mai s'havia intentat deduir les edats dels cúmuls globulars mitjançant este mètode.

En el treball realitzat hem demostrat que l'aparició i/o formació de les ressagades s'inicia des de l'origen del cúmul. Això implica que el nombre d'estreles BS servix com a indicador de l'edat del conjunt.

Comprovem que alguns cúmuls presentaven edats entre 14,7 i 21,6 Ga, la qual cosa inferia un univers d'una edat entorn de 26 Ga, molt pròxim a 26.7 Ga, el valor deduït pel model de Gupta.

El mètode desenrotllat s'ha donat a conéixer en American Journal of Astronomy and Astrophysics.

No hi ha necessitat de matèria fosca

Hi ha altres estudis que s'alineen amb el nostre resultat, com el que ha trobat que les edats d'algunes estreles pobres en metalls i molt velles varien entre 13,3 Ga i 16.0 Ga.

A més, els nostres resultats van més enllà: és possible explicar la presència de galàxies massives primitives, la dels cúmuls globulars molt vells i la d'estreles molt velles sense necessitat de justificar la matèria fosca.

Tot això reforça la defensa d'una revisió crítica dels models que pronostiquen l'existència d'una massa fosca, una energia fosca, així com la dels models ara establits de la dinàmica de l'univers.

Hem de crear models nous que s'ajusten i responguen al que estem observant.

Félix Llorente d'Andrés, Investigador, Centre d'Astrobiologia (INTA-CSIC)

Este article va ser publicat originalment en The Conversation.