El universo no conserva un certificado de nacimiento. Para calcular su edad, los astrónomos deben estudiar las huellas que dejó cuando apenas comenzaba a expandirse, reconstruir su historia mediante modelos matemáticos y comprobar que nada de lo que existe actualmente sea más antiguo que él.
La medición más aceptada procede de la radiación cósmica de fondo, una especie de fotografía del cosmos cuando solo tenía unos 380.000 años. Los datos de la misión Planck, interpretados mediante el modelo cosmológico estándar, sitúan el origen del universo hace aproximadamente 13.800 millones de años.
Ahora, un equipo de investigadores ha decidido comprobar ese resultado utilizando un reloj completamente diferente: las estrellas más antiguas de la Vía Láctea.
Después de analizar una muestra final de 155.600 objetos, los científicos estimaron que la estrella más vieja tiene una edad de unos 13.730 millones de años. Al añadir los aproximadamente 200 millones de años que debieron transcurrir entre el Big Bang y la formación de las primeras estrellas duraderas, el resultado vuelve a encajar con un universo cercano a los 13.800 millones de años.
El trabajo fue publicado como preprint en arXiv y enviado a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, por lo que todavía debe completar el proceso formal de revisión por pares. Aun así, ofrece una de las pruebas estelares más amplias obtenidas hasta ahora sobre la edad del cosmos.
Las estrellas más antiguas funcionan como un límite que el universo no puede cruzar
La lógica resulta bastante sencilla: una estrella no puede ser más antigua que el universo donde nació.
Encontrar una estrella de 14.500 millones de años, por ejemplo, crearía un problema enorme para un modelo que sitúa el Big Bang hace 13.800 millones. O la edad de la estrella estaría mal calculada o nuestra reconstrucción de la historia cósmica necesitaría una revisión profunda.
El equipo comenzó con un catálogo de 247.103 estrellas de la Vía Láctea. Sus composiciones químicas y temperaturas habían sido medidas mediante el telescopio espectroscópico LAMOST, mientras que Gaia aportó las paralajes necesarias para determinar sus distancias y luminosidades reales. Todas se encontraban a menos de 5 kilopársecs, unos 16.300 años luz, del Sol.
Los investigadores se centraron principalmente en estrellas que están abandonando la secuencia principal y entrando en la fase de subgigante. En esa etapa, la temperatura y la luminosidad cambian con rapidez, por lo que resulta mucho más fácil distinguir una estrella de 10.000 millones de años de otra que lleva casi 14.000 millones brillando.
Después aplicaron filtros para eliminar mediciones sospechosas, posibles sistemas binarios y estrellas cuya composición química no encajaba con una formación tan temprana. Las supervivientes más antiguas debían tener pocos elementos pesados y una abundancia elevada de elementos alfa, características esperables en astros nacidos cuando la galaxia todavía era joven.
La estrella más antigua apareció justo donde debía estar
No bastaba con escoger el número más alto del catálogo. Los errores de medición pueden producir estrellas aparentemente más antiguas que el propio universo, del mismo modo que una báscula imprecisa puede atribuir a una persona un peso que nunca tuvo.
Para evitarlo, los autores reconstruyeron estadísticamente la distribución real de edades mediante modelos de Montecarlo con cadenas de Márkov. El método permitió estimar dónde terminaba realmente la población estelar, en lugar de confiar ciegamente en el objeto que presentaba la cifra individual más extrema.
La edad obtenida para la estrella más antigua fue de 13.730 millones de años, con un margen de aproximadamente 150 millones menos o 180 millones más. Al modificar los criterios de selección, las estimaciones extremas oscilaron entre 13.310 y 14.020 millones de años, aunque el resultado principal permaneció cerca del valor esperado.
El modelo cosmológico estándar predice que las primeras estrellas de larga vida aparecieron unos 200 millones de años después del Big Bang. Por eso, en un universo de 13.800 millones de años, los astrónomos esperarían encontrar estrellas de hasta aproximadamente 13.600 millones. La pequeña diferencia con los 13.730 millones calculados entra dentro de las incertidumbres del análisis y de los propios modelos de evolución estelar.
No es una medición perfecta ni independiente de toda teoría. Para datar las estrellas hay que utilizar modelos que describen cómo consumen su combustible y cambian de aspecto. Sin embargo, el método no parte de la radiación cósmica de fondo ni necesita asumir previamente que el universo tiene 13.800 millones de años.
El resultado no resuelve la tensión de Hubble, pero cierra una de sus salidas
La edad del universo está conectada con la velocidad a la que se expande. Cuanto mayor sea esa velocidad mantenida a lo largo de la historia cósmica, menos tiempo necesitaría el universo para alcanzar su tamaño actual.
Aquí aparece la tensión de Hubble. Las mediciones basadas en el universo temprano apuntan a una expansión más lenta, mientras que las realizadas con estrellas y supernovas relativamente cercanas indican una cifra mayor. Ambas mediciones llevan años resistiéndose a converger.
Algunas propuestas intentan resolver la discrepancia introduciendo nueva física antes de la formación de la radiación cósmica de fondo. El inconveniente es que elevar la velocidad de expansión de esa manera suele reducir la edad calculada del universo hasta unos 12.900 millones de años. Eso dejaría estrellas de apenas 12.700 millones de años como máximo, alrededor de mil millones menos que el límite encontrado por el nuevo estudio.
Los autores consideran que resulta difícil esconder semejante diferencia únicamente dentro de los errores de los modelos estelares. Su resultado no elimina todas las posibles explicaciones de la tensión de Hubble, especialmente aquellas que modifican épocas más recientes o atribuyen la discrepancia a efectos locales. Sí complica las soluciones que aceleran toda la historia del universo y, como consecuencia, lo vuelven demasiado joven.
Por ahora, los relojes más antiguos de la Vía Láctea parecen estar de acuerdo con la luz más antigua del cosmos. Dos métodos completamente distintos han vuelto a detener sus agujas en el mismo lugar: hace unos 13.800 millones de años.
