博洛尼亚大学与波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)等机构研究人员提出,在“哈勃张力”争议中可改以比较宇宙年龄估计作为切入点,而非直接对比宇宙膨胀率。研究团队基于高精度恒星数据测定银河系中一批极古老恒星的年龄,并据此给出宇宙年龄的独立约束:最可能的宇宙年龄约为136亿年。相关论文已发表于《天文学与天体物理学》。
在标准宇宙学模型框架下,宇宙当前膨胀率与宇宙年龄存在直接对应关系:哈勃常数越高,推算出的宇宙越“年轻”;哈勃常数越低,宇宙越“年老”。目前,基于局部宇宙中造父变星与超新星的测量,以及基于早期宇宙的宇宙微波背景(CMB)观测,对哈勃常数给出了存在差异的结果,分别对应约130亿年与140亿年的宇宙年龄估计。研究团队认为,将争议转化为“年龄张力”有助于引入新的独立检验路径。

研究人员指出,宇宙年龄不可能小于其所包含的最古老恒星的年龄。因此,若能高精度测定银河系中最古老恒星的年龄,可为宇宙年龄建立坚实下限。该项目由博洛尼亚大学的宇宙学团队与AIP的恒星考古团队合作推进,研究基础来自AIP此前建立的恒星年龄目录:该目录综合超过20万颗银河系恒星的亮度、位置、距离等信息进行年龄估计。
研究的关键数据来源之一是欧洲航天局盖亚(Gaia)任务第三次数据发布(DR3),其提供更精确的视差与光谱信息,从而改进了大量近邻恒星的参数估计。在此基础上,研究团队从大样本中筛选出年龄估计最可靠的最古老恒星,强调“质量优先”,仅保留可通过StarHorse代码稳健确定年龄、并尽可能排除潜在干扰因素的目标。最终样本约100颗恒星,其最可能年龄约为136亿年。

研究团队表示,这一结果在标准宇宙学模型假设下,与由造父变星和超新星膨胀测量所暗示的较年轻宇宙年龄不一致(除非对模型中的其他参数作出调整),但与基于宇宙微波背景推断的较老宇宙年龄更为一致,从而为哈勃张力的讨论提供了新的独立约束。
论文第一作者、博洛尼亚大学的埃琳娜·托马塞蒂(Elena Tomasetti)在研究相关表述中称,恒星年龄测定本身具有复杂性,但当前数据量与数据质量已使统计意义上的高精度结果成为可能,并期待未来数据发布进一步提升约束能力。AIP的克里斯蒂娜·基亚皮尼(Cristina Chiappini)则表示,盖亚数据使银河系成为“近场宇宙学实验室”,下一步重点在于提升测年准确性,并提及由AIP参与的HAYDN任务概念旨在推动相关进展。
研究人员同时强调,恒星年龄估计仍存在不确定性,因此结论尚非最终定论。不过,他们认为该结果凸显了近场宇宙学的潜力,并随着盖亚第四次数据发布临近,未来有望对宇宙年龄与哈勃常数施加更强约束。