In 2021 werd de leeftijd van het heelal sinds de oerknal met het standaardmodel van de kosmologie, het lambda-CDM-model, vastgesteld op 13,797 miljard jaar.
Maar ontdekkingen zoals de ster HD 140283, ook bekend als Methusalem, hebben deze theorie aan het wankelen gebracht, omdat die waarschijnlijk tussen de 13,65 en 15,25 miljard jaar oud is.
Daarnaast heeft de Webb-telescoop van NASA vroege sterrenstelsels ontdekt die 300 miljoen jaar na de oerknal lijken te hebben bestaan.
De massa en rijpheid van die stelsels wijzen op miljarden jaren van kosmische evolutie, en ze zijn verrassend klein.
Astrofysicus Rajendra Gupta van de universiteit van Ottawa heeft nu een model geïntroduceerd dat de vormingstijd van sterrenstelsels met miljarden jaren verlengt.
Dat schrijft hij [in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society] (https://academic.oup.com/mnras/advance-article-abstract/doi/10.1093/mnras/stad2032/7221343?redirectedFrom=fulltext&login=false).
Tired light en koppelconstanten
Eerder hebben wetenschappers de leeftijd van het heelal berekend door de oudste sterren te bestuderen via de roodverschuiving van licht uit verre sterrenstelsels.
Vervolgens is de zogeheten tired light-theorie van de Zwitserse astronoom Fritz Zwickys gebruikt om te verklaren waarom sommige sterrenstelsels er ouder uitzien dan ze zouden moeten zijn in relatie tot de oerknal.
Volgens deze theorie ontstaat de roodverschuiving van licht uit verre sterrenstelsels doordat fotonen geleidelijk energie verliezen als ze ver reizen.
Het model van Gupta omarmt deze theorie en koppelt deze aan de theorie van het uitdijende heelal.
De ster ‘Methusalem’, vernoemd naar de langstlevende mens in het Oude Testament, is een van de oudste sterren die we kennen. HD 140283, zoals de ster eigenlijk heet, bevindt zich meer dan 190 lichtjaar van de aarde en is vermoedelijk tussen de 13,65 miljard en 15,25 miljard jaar oud. Hier is de ster vastgelegd met de Hubbletelescoop.
‘Ons nieuwe model verlengt de vormingstijd van sterrenstelsels met enkele miljarden jaren, waardoor het heelal 26,7 miljard jaar oud is, en niet 13,7, zoals eerder berekend,’ zegt hij in een persbericht.
Gupta legt uit dat het met zijn model ‘mogelijk wordt om de roodverschuiving te herinterpreteren als een hybride fenomeen, in plaats van dat het alleen te wijten is aan uitdijing.’
Daarnaast betrekt Gupta koppelconstanten erbij – fundamentele natuurkundige constanten die de interactie tussen deeltjes bepalen.
Door deze constanten in de tijd te laten variëren, kan Gupta de periode waarin de vroege sterrenstelsels van Webb zijn ontstaan met miljarden jaren verlengen.
Daarmee kunnen de ‘rijpheid’ en grote massa van de sterrenstelsels worden verklaard.
Gupta stelt ook voor om de traditionele interpretatie van de kosmologische constante, die staat voor de donkere energie die verantwoordelijk is voor de versnellende uitdijing van het heelal, te herzien.
Hij stelt namelijk een berekeningsmethode voor die rekening houdt met de ontwikkeling van koppelconstanten.
Deze aanpassing van het kosmologische model lost het mysterie op van de kleine sterrenstelsels in het vroege heelal én kan in de toekomst leiden tot nauwkeurigere waarnemingen.