عمر الكون هو ثابت أساسي، لكن قيمته الدقيقة تعتمد على النموذج الكوني. القياسات المباشرة لـالانزياح نحو الأحمر وفقًا لقانون هابل (الذي اكتشفه إدوين هابل) تتعارض مع تقديرات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB). وهذا «توتر هابل» يدفع إلى البحث عن بدائل لنموذج ΛCDM القياسي. وتحظى الحلول «المبكرة» التي تعدّل الفيزياء قبل عصر إعادة الاتحاد باهتمام خاص، إذ تتنبأ بكون أصغر سنًا — حوالي 12.9 مليار سنة. ويمكن التحقق من ذلك عبر «علم الآثار المجري»: دراسة أقدم نجوم درب التبانة، التي يعمل عمرها كساعة كونية لا تعتمد تقريبًا على النماذج النظرية.
استند البحث إلى فهرس يضم 247,103 نجوم، حُددت أعمارها باستخدام التحليل الطيفي من LAMOST والقياسات الفلكية من Gaia eDR3، وذلك عبر منحنيات التطور الزمني YY (حتى 20 مليار سنة) ودوال الاحتمال. لاستبعاد النجوم ذات التقديرات غير الموثوقة (مثل خطأ صغير غير مبرر عند أعمار تتجاوز 16 مليار سنة)، طُبقت معايير سكانية إضافية: يجب أن تكون النجوم «القديمة» فقيرة بالمعادن ([Fe/H] < 2.2 – 0.21×العمر) وغنيّة بـعناصر ألفا ([α/Fe] > –0.5 + 0.05×العمر)؛ كما يجب أن يتوافق عمرها مع تقديرات FLAME المستقلة من Gaia ضمن 3σ. بعد الانتقاء، تبقى 155,600 نجم مع عدم يقين متزايد بشكل رتيب في العمر نحو القيم العالية. لتحديد العمر الحقيقي لأقدم نجم (A★)، أُجري أولاً إعادة بناء MCMC غير معلمية للتوزيع العمري الخفي للمجتمع في 100 صندوق، مع استخدام عقوبة تدرجية للتنعيم. ثم بتحليل انخفاض نسبة الاحتمال إلى عدم يقينه (P/σ) مع العمر، حُددت نقطة انكسار فُسرت كحد أعلى لـ A★.
يُظهر التوزيع المُعاد بناؤه انخفاضاً شبه خطي لـ P/σ في النطاق 12–14 مليار سنة، ثم يستقر عند «هضبة ضوضاء» بعد 14 مليار سنة. يعطي تقاطع هذين النظامين عمر أقدم نجم A★ = 13.73 (+0.18/–0.15) مليار سنة. بإضافة 0.2 مليار سنة لتشكّل أول النجوم طويلة العمر بعد الانفجار العظيم، الذي وضع مفهومه جورج لومتر، ينتج عمر كوني 13.93 (+0.18/–0.15) مليار سنة، وهذا يتطابق ضمن 1σ مع 13.8 مليار سنة لتنبؤ ΛCDM المعاير بـإشعاع الخلفية الكونية الميكروي. في المقابل، يعطي نموذج الحل «المبكر» لتوتر هابل، باستخدام معادلات فريدمان والقيم الحديثة للمعلمات، عمراً للكون يبلغ 12.91 ± 0.18 مليار سنة، وبالتالي A★ = 12.71 ± 0.18 مليار سنة. تستبعد نتيجتنا هذا السيناريو بتوتر أكبر من 3σ حتى مع أشد قص للعينة. ويؤكد تحليل 1556 نجماً ذات معدنية متطرفة ([Fe/H] ≤ –0.9) و[α/Fe] مرتفع (≥0.2) عمراً قريباً يبلغ 13.85 (+0.05/–0.04) مليار سنة، وهو تقريباً لا يعتمد على الافتراضات الخاصة بمحتوى الهيليوم الابتدائي.
يضع هذا الحد العمري موضع التساؤل فئة كاملة من تعديلات ΛCDM التي تُلقي مسؤولية التوسع المتسارع على فيزياء جديدة في الكون المبكر. فلو كان معدل التوسع أعلى بنسبة 9% طوال معظم التاريخ الكوني، كما تقتضيه هذه النماذج، لانخفض عمر الكون بنحو مليار سنة، وهو ما لا يتوافق مع الأعمار المرصودة لأقدم النجوم. وهذا يعزز مكانة الحلول «المتأخرة» (مثل الفراغ الموضعي أو تعديلات الجاذبية) ويدعو إلى إعادة النظر في تفسير الانزياحات نحو الأحمر في الكون القريب، دون الحاجة إلى تعديل النظرية النسبية العامة لـأ. أينشتاين.
يتطلب التقدم المستقبلي تحسينات في خمسة محاور: زيادة حجم العينات ودقة شبكات الأعمار؛ تقليل الأخطاء المنهجية في نماذج النجوم (خاصةً فيما يتعلق بإثراء الهيليوم ومعامل طول المزج αML)؛ تدقيق زمن تشكّل النجوم الأولى (tf)؛ تحسين دقة المعاملات الكوسموغرافية من أرصاد الكون ذي الانزياحات الحمراء المنخفضة؛ والمزيد من الأخذ بعدم اليقين في طريقة إعادة بناء MCMC.
تؤثر النتائج على علم الكون (توتر هابل، طبيعة الطاقة المظلمة)، وعلم الآثار المجري، وفيزياء تطور النجوم.
الخطوة التالية هي تكرار التحليل باستخدام بيانات LAMOST DR8 و Gaia DR4، إلى جانب استخدام شبكات منحنيات تطور أحدث تأخذ بالاعتبار الوفرة الفردية لعناصر ألفا.
يرتبط العمل مباشرة بمشكلات غير محلولة: طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة، اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم (tf)، ونشأة التجمعات النجمية في المجرة المبكرة.
هذا القسم موجَّه إلى مؤلف العمل وزملائه. الأعمال المجاورة عثر عليها بحثٌ دلالي في أرشيفنا، لا بتطابق الكلمات. نحن لا نقيّم العمل: نعرض الحقل من حوله.
ماذا يفعل هذا العمل
حدد المؤلفون عمر أقدم نجوم درب التبانة باستخدام بيانات LAMOST وGaia، معتمدين على خطوط التساوي العمرية YY والتحليل البايزي. بعد اختيار 155600 نجم بناءً على المعدنية وإثراء ألفا، أعادوا بناء التوزيع العمري ووجدوا حدًا لأقدم نجم يبلغ حوالي 13.73 مليار سنة، وهو ما يتوافق مع نموذج ΛCDM ويستبعد الحلول "المبكرة" لتوتر هابل.
أين تكمن قوته
تكمن قوة العمل في التقييد التجريبي المباشر لعمر الكون، المستقل عن النماذج الكونية، وفي الترشيح الدقيق للعينة لقمع الأخطاء المنهجية.
إلى أين يمكن المضي
يستحق التجربة
لماذا قد يكون هذا مهمًا
التحديد الدقيق لعمر الكون مهم لحل "توتر هابل" واختبار النماذج الكونية البديلة، كما أن عمر أقدم النجوم يعمل كمرساة مستقلة عن النماذج.
أعمال قريبة في أرشيفنا
الأرشيف مزدحم حول هذا العمل: تحليل واحد قريبة، أقربها عند 0.80. أرض مطروقة، وفيها ما يُقاس عليه.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2607.00764
We estimate the age of the Universe using the Xiang & Rix sample of 247,103 Milky Way stars with high-resolution spectroscopy from LAMOST DR7 and $$Gaia$$ eDR3 parallaxes. Stellar ages were estimated using YY isochrones up to 20 Gyr. To remove stars with unusually high and precise ages, we require old stars to be metal-poor and $$\alpha$$-enriched. We also require consistency between YY ages and those obtained with FLAME based only on $$Gaia$$ data. Our final sample of 155,600 stars within 5 kpc provides consistent cosmic age estimates using several techniques of increasing rigour. Our main results use an MCMC reconstruction of the latent age distribution, though our iterative reconstruction is very similar. Applying an innovative approach to our MCMC reconstruction and its uncertainties, we find that the oldest star has an age of $$A_\star = 13.73^{+0.18}_{-0.15}$$ Gyr. Varying the quality cuts can at most reduce this to $$A_\star = 13.31^{+0.21}_{-0.18}$$ Gyr or raise it to $$14.02^{+0.18}_{-0.15}$$ Gyr using a much lower or higher age-dependent metallicity ceiling, respectively. Our inferred $$A_\star$$ is consistent with the 13.6 Gyr expected in CMB-calibrated $$\Lambda$$CDM, assuming the first long-lived stars formed when the Universe was 0.2 Gyr old. This agreement casts doubt on solutions to the Hubble tension solely through new physics prior to recombination, which generally imply a cosmic age of $$12.9 \pm 0.2$$ Gyr to match low redshift probes. It is difficult for stellar modelling uncertainties to reconcile such a low age with our result given the low metallicities of the oldest stars in our sample and independent asteroseismic constraints.
أقدم نجم في العينة المُختارة، Gaia DR3 3656896440426302592، يبلغ عمره المرصود حوالي 13.5 مليار سنة — أي أصغر من الكون بكامله بـ0.3 مليار سنة فقط! ولو كان عمره أقل من الحقيقي بنسبة 7.5% النموذجية، لبلغت القيمة الحقيقية 14 مليار سنة!