Gromada gwiazd ukryta przy centrum Drogi Mlecznej ma 13,4 miliarda lat

Słabo widoczne skupisko gwiazd, ukryte za grubą warstwą pyłu w pobliżu centrum Drogi Mlecznej, powstało, gdy Wszechświat miał zaledwie kilkaset milionów lat. Zespół astronomów pracujących głównie w Chile po raz pierwszy wyznaczył wiek tej gromady kulistej na podstawie gwiazd, które rzeczywiście mogą służyć jako zegar, a wynik plasuje ją wśród najstarszych obiektów naszej galaktyki.

Ma to znaczenie wykraczające daleko poza pojedynczą gromadę. Nic nie może być starsze od Wszechświata, dlatego najstarsze gwiazdy, których wiek potrafimy określić, wyznaczają dolną granicę jego wieku, a ta gromada mocno zbliża się właśnie do tej granicy.

Według nowej oceny gromada skatalogowana jako VVV CL001 ma 13,4 miliarda lat, z niepewnością wynoszącą 0,4 miliarda lat. Wszechświat liczy około 13,8 miliarda lat, co oznacza, że gwiazdy tej gromady narodziły się mniej więcej 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wcześniejsze badania oceniały wiek VVV CL001 na około 12 miliardów lat, lecz żadne z nich nie sięgnęło wystarczająco głęboko w strukturę gromady, by odczytać jej wiek bezpośrednio.

Polecana lekturaDysk Drogi Mlecznej narodził się gruby i spłaszczał się przez 3 miliardy lat

Badania prowadzono pod kierunkiem Julio Olivaresa Carvajala z Obserwatorium INAF Capodimonte w Neapolu we Włoszech oraz Papieskiego Uniwersytetu Katolickiego Chile, a artykuł został przyjęty do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Jak określić wiek gromady gwiazd, której niemal nie widać

VVV CL001 znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca, w zatłoczonym zgrubieniu wokół centrum galaktycznego. Między nami a gromadą zalega tyle pyłu międzygwiazdowego, że jej światło widzialne jest osłabione około 5 000 razy. Astronomowie odkryli ją dopiero na zdjęciach w podczerwieni wykonanych teleskopem VISTA należącym do ESO, jako niewielką, słabą grupę zagubioną pośród milionów gwiazd pierwszego planu.

Pierwszym problemem było ustalenie, które gwiazdy do niej należą. Zespół porównał zdjęcia w podczerwieni wykonane kamerą FourStar na 6,5-metrowym teleskopie Magellan Baade w Obserwatorium Las Campanas w Chile z nowszymi obrazami z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, obejmującymi niemal 13 lat. Gwiazdy gromady wspólnie przesuwają się po niebie, podczas gdy gwiazdy pola poruszają się w innych kierunkach. Statystyczne rozdzielenie tych ruchów pozwoliło zidentyfikować 155 gwiazd członkowskich, znacznie więcej niż w jakimkolwiek wcześniejszym badaniu.

Drugim problemem była odległość. Zespół znalazł dwie gwiazdy na gałęzi horyzontalnej gromady, czyli w fazie, gdy stare gwiazdy spalają hel z przewidywalną jasnością, i wykorzystał je wraz z danymi z Dark Energy Camera na 4-metrowym teleskopie Blanco w Chile. Wynik to około 24 000 lat świetlnych, z niepewnością rzędu 1 500 lat świetlnych, najdokładniejszy dotąd pomiar odległości tej gromady.

Dopiero wtedy można było odczytać zegar. Wszystkie gwiazdy w gromadzie kulistej rodzą się mniej więcej w tym samym czasie, a te masywniejsze jako pierwsze wyczerpują wodór w swoich jądrach. Punkt, w którym gwiazdy właśnie opuszczają ciąg główny, zwany punktem odejścia, wraz ze starzeniem się gromady przesuwa się ku gwiazdom słabszym i bardziej czerwonym. Głębokie obrazy Hubble’a w podczerwieni po raz pierwszy dotarły do tego punktu odejścia. Dwa niezależne zestawy modeli ewolucji gwiazd dały odpowiednio 13,47 i 13,39 miliarda lat, co zespół łączy w wartość 13,4 miliarda lat.

Jak stare jest 13,4 miliarda lat

Słońce ma około 4,6 miliarda lat, więc VVV CL001 jest niemal trzykrotnie starsza. Jej gwiazdy świeciły już w czasie, gdy pierwsze galaktyki wciąż się formowały. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zaczął dostrzegać zwarte, nowo narodzone gromady gwiazd wewnątrz odległych, powiększonych przez soczewkowanie galaktyk; niektóre widzimy takimi, jakimi były w pierwszym miliardzie lat istnienia Wszechświata. Zespół przekonuje, że VVV CL001 jest jednym z ocalałych przedstawicieli tego pierwszego pokolenia, wciąż krążącym do dziś.

Droga Mleczna ma około 170 znanych gromad kulistych, a najstarsze z nich znajdują się w zgrubieniu galaktycznym. Wiek NGC 6558 oszacowano na 13,2 miliarda lat, NGC 6256 na 13 miliardów, a HP1 na 12,9 miliarda lat. Inny zespół oszacował w tym roku wiek gromady zgrubienia Ton 2 na 13,6 miliarda lat. Biorąc pod uwagę sam wiek, VVV CL001 należy do tej samej ścisłej grupy, a nie wyraźnie ją wyprzedza.

Wyróżnia ją chemia. W stosunku do wodoru gwiazdy VVV CL001 zawierają około 0,6% proporcji żelaza występującej w Słońcu, co czyni ją najuboższą w metale znaną gromadą kulistą w zgrubieniu. Pierwiastki ciężkie gromadzą się z każdym pokoleniem gwiazd, dlatego gromada tak uboga w te elementy najprawdopodobniej powstała z niemal pierwotnego gazu. To dlatego autorzy nazywają ją mocnym kandydatem na najstarszą gromadę w galaktyce, a nie po prostu jedną z najstarszych.

Rodowita mieszkanka centrum galaktyki, która może wypowiedzieć się o wieku Wszechświata

Orbita dopełnia reszty historii. Nowy pomiar odległości umieszcza VVV CL001 na wydłużonej orbicie, która nigdy nie oddala się od centrum galaktycznego na więcej niż około 7 300 lat świetlnych i zbliża się do niego na około 2 100 lat świetlnych. Taka trajektoria wskazuje, że jest rodowitą mieszkanką centrum Drogi Mlecznej, zrodzoną w samej protogalaktyce, a nie gromadą przejętą później od przelatującej galaktyki karłowatej. Przetrwanie tak długo tak blisko centrum, gdzie grawitacja rozrywa większość gromad, sugeruje według szacunków autorów, że początkowo miała masę rzędu miliona mas Słońca.

Stawka kosmologiczna wynika z trwającego od dawna sporu. Pomiary tempa ekspansji Wszechświata nie są ze sobą zgodne, a wyższa wartość, jeśli okaże się prawidłowa, oznacza nieco młodszy Wszechświat. Bardzo stare gwiazdy ograniczają, jak młody może on być. W swoich wnioskach autorzy piszą, że jeśli VVV CL001 zostanie potwierdzona jako rodzima gromada o takim wieku, konieczne będzie ponowne rozważenie wieku galaktyki, a być może także Wszechświata.

Czego to nie rozstrzyga

Podana niepewność 0,4 miliarda lat stanowi tylko część błędu. Zespół dodaje systematyczną niepewność rzędu 1 miliarda lat wynikającą z odległości, która nadal jest najsłabszym ogniwem. Przy zastosowaniu nieco mniejszej odległości z wcześniejszego badania ta sama metoda daje 13,7 miliarda lat, praktycznie wiek Wszechświata. Autorzy zwracają uwagę, że działa to w obie strony: gromada może być bardziej odległa i młodsza, ale nie może znajdować się znacznie bliżej, bo wtedy jej gwiazdy byłyby starsze od kosmosu.

Nawet Hubble nie uchwycił całego punktu odejścia, czyli najczulszej części pomiaru wieku. Potwierdzono zaledwie dwie gwiazdy gałęzi horyzontalnej, żadna z pulsujących gwiazd RR Lyrae, często wykorzystywanych jako wskaźniki odległości, nie należy do gromady, a pył przed nią jest rozmieszczony nierównomiernie. Każde oszacowanie wieku zależy też od modeli gwiazdowych, które w tym przypadku są zgodne, lecz opierają się na wielu wspólnych założeniach.

Pozostaje także rozbieżność z wcześniejszymi pracami. Poprzednie szacunki, bliskie 12 miliardom lat, opierały się na płytszych obrazach, które nigdy nie dotarły do punktu odejścia, dlatego zespół uważa własną wartość za bardziej wiarygodną, jednak żadne niezależne badanie nie powtórzyło jeszcze tego pomiaru. Rodzime pochodzenie gromady opiera się na razie na jej orbicie; szczegółowa chemia może jeszcze wskazać na wczesne połączenie galaktyk.

Najczęstsze pytania o najstarsze gromady gwiazd Drogi Mlecznej

Czym jest gromada kulista?

Gromada kulista to gęsta kula złożona z dziesiątek tysięcy do milionów gwiazd, utrzymywana razem przez własną grawitację. Jej gwiazdy powstały wspólnie z jednego obłoku gazu, dlatego mają ten sam wiek i skład chemiczny.

Jaka jest najstarsza gromada gwiazd w Drodze Mlecznej?

Nie ma jednoznacznego zwycięzcy. Wiek kilku gromad w zgrubieniu galaktycznym oszacowano na od około 13 do 13,6 miliarda lat, a zakresy błędów nakładają się na siebie. VVV CL001, mająca 13,4 miliarda lat i najniższą zawartość żelaza spośród wszystkich gromad zgrubienia, jest obecnie jednym z najsilniejszych kandydatów.

Skąd astronomowie wiedzą, ile lat ma gromada gwiazd?

Odszukują punkt odejścia, czyli miejsce, w którym gwiazdy gromady właśnie wyczerpują wodór w swoich jądrach. Masywniejsze gwiazdy wypalają paliwo jako pierwsze, dlatego wraz ze starzeniem się gromady punkt odejścia przesuwa się ku gwiazdom słabszym i bardziej czerwonym. Porównanie jego położenia z modelami gwiazdowymi pozwala określić wiek, pod warunkiem że znane są odległość i osłabienie światła przez pył.

Czy gwiazda może być starsza od Wszechświata?

Nie. Gdy oszacowanie wieku nieznacznie przekracza 13,8 miliarda lat wieku Wszechświata, wyjaśnieniem są granice błędu albo odległość. W przypadku VVV CL001 limit ten działa jako sprawdzian: wyklucza, by gromada była znacznie bliżej, niż wskazuje nowy pomiar.

Widma rozstrzygną, gdzie narodziła się VVV CL001

VVV CL001 odkryto w 2011 roku w ramach przeglądu VVV, prowadzonego przez VISTA w wewnętrznej części Drogi Mlecznej. Artykuł zgłoszono we wrześniu 2026 roku, przyjęto 20 października i tego samego dnia opublikowano na serwerze arXiv. Zespół informuje, że wkrótce dostępne będą nowe, głębsze obserwacje optyczne gromady, które pozwolą odnaleźć więcej jej gwiazd gałęzi horyzontalnej, a także przygotowuje spektroskopię wysokiej rozdzielczości, aby mierzyć kolejne pierwiastki chemiczne pojedynczo. Te zawartości powinny pokazać, czy VVV CL001 narodziła się w centrum Drogi Mlecznej, jak sugeruje jej orbita, czy też przybyła wraz z połączeniem galaktyk w pierwszym miliardzie lat istnienia galaktyki.

Źródło: 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

Tagi: astronomia, Hubble, Droga Mleczna, gromady kuliste, VISTA, VVV CL001

Więcej podobnych

JWST odkrył gromadę galaktyk sprzed 10 miliardów lat zbyt gęstą jak na swój wiek

JWST odkrywa: wczesne galaktyki kryją czterokrotnie więcej masy, niż dotąd mierzono

Tlen zmapowany w 4 546 punktach NGC 1365 rekonstruuje 12 miliardów lat galaktycznej ewolucji

Narodziny gwiazd spadły o 60% — zasoby wodoru we Wszechświecie są prawie niezmienione

Droga Mleczna sama tworzy luki w strumieniach gwiezdnych, które wskazywały na ciemną materię

Webb znalazł galaktykę kilkukrotnie cięższą od Drogi Mlecznej, która prawie się nie obraca