天文学者たちは、天の川銀河全体に散らばる15万個以上の古い星々の年齢を測定し、最も古い星の年齢が標準宇宙論モデルの予測と正確に一致することを発見した。この結果は、ハッブル緊張（現在測定される宇宙の膨張速度と、初期宇宙に基づく予測膨張速度との長年にわたる不一致）の主要な説明の1つを静かに弱めるものである。
ポーツマス大学のIndranil Banikが率い、王立天文学会月報に受理されたこの研究では、中国のLAMOST望遠鏡による高解像度分光法と欧州宇宙機関のGaia衛星による精密距離測定を用いて、24万7103個の天の川銀河の星々の年齢を前例のない精度で決定した。信頼できない測定を除去する厳格な品質フィルターを適用した後、チームは年齢が信頼できる15万5600個の星の最終サンプルに絞り込んだ。
「これは、この種の分析に使用された中で断然最大かつ最も慎重に検証された古い星のサンプルです」とBanikは述べた。
チームは、通常の寿命の終わりに近づいている星々に焦点を当てた。この段階では星が急速に変化しているため、進化状態を特定しやすく、年齢推定が最も信頼できる。候補となる古い星には、金属含有量が少なくアルファ元素に富むこと（いずれも初期宇宙での形成を示す兆候）を条件とし、分光データから導き出された年齢をGaiaデータのみから計算された独立した年齢と相互検証した。
結果：サンプル中最も古い星の年齢は137.3億年で、誤差は両方向に約2億年である。この数値は、ビッグバン後に最初の長寿命星が形成されるまでに要した約2億年を考慮すると、宇宙自体の年齢が約138億年であることを示唆する。この値は、プランク衛星が宇宙マイクロ波背景放射から独立に導出した年齢とほぼ完全に一致する。
この一致が重要なのは、近傍の天体からの膨張速度測定とCMBからの測定の間の約5シグマの不一致であるハッブル緊張が、宇宙論者に標準モデルの広範な修正案を提案させる原動力となってきたためである。これらの提案の主要なクラスは、「初期暗黒エネルギー」または再結合前に宇宙の最初の数十万年間に作用した他の新しい物理学を導入し、宇宙の進化を変える。このようなモデルは初期宇宙の膨張速度を局所測定と一致させることができるが、代償として宇宙を若くする。
「どのくらい若くするのか？」とBanikは述べた。「約129億年、誤差約2億年です。」
ここで古い星々が重要な役割を果たす。宇宙がわずか129億年しかない場合、137.3億年と測定された星は宇宙そのものよりも古くなり、不可能である。したがって、恒星の年齢は、再結合前の物理のみに依存するハッブル緊張の解決策をすべて排除する。
研究者たちは、品質基準（真に古い星と見なす金属量の上限の変更を含む）を変動させて結果の頑健性を検証した。最も積極的な調整下でも、最も古い星は133億年を下回らず、初期宇宙ハッブル緊張モデルに必要な129億年を依然として十分に上回っていた。上限側では、基準を緩めると最も古い星の年齢は140億年まで上昇した。
「差は約8億年です」とBanikは述べた。「その規模の恒星モデリングの不確実性を正当化することは非常に困難です。特に、進化が比較的単純なサンプル中の最も金属含有量の少ない星々についてはなおさらです。」
この結果はハッブル緊張自体を解決するものではない。超新星とケフェイド変光星からの局所測定は、CMBに基づく膨張速度と依然として一致しておらず、その差は測定が向上するにつれて拡大する一方である。この研究が行ったのは、可能な説明のリストを縮小し、初期宇宙修正のファミリー全体を排除し、代わりに局所距離測定の系統誤差か、再結合後の膨張速度を変える後期宇宙物理学のいずれかを指し示すことである。
「初期宇宙の解決策は理論家の間で人気のある方向性でした」とBanikは述べた。「この結果は、答えが新しい物理学にあるとすれば、それはおそらく宇宙史の後期、最初の数十万年間ではなく、より後に作用する物理学であることを示唆しています。」
別途、この結果はS8緊張（宇宙がどの程度塊状であるべきかというCMBベースの予測と、銀河サーベイで観測されるより弱い塊状化との間の関連する不一致）にも影響を与える。より若い宇宙では構造が成長する時間も短く、不足する塊状化を説明できる可能性がある。標準的な宇宙年齢を確認することにより、恒星の年齢はS8緊張もまた異なる説明を必要とすることを示唆している。
サンプル自体は現在他の研究者が利用可能であり、Banikのチームは恒星モデリングのさらなる改良と今後のサーベイからのより大規模なサンプルによって年齢の制約がさらに厳密になると予想している。しかし現時点では、銀河系で最も古い星々は明確な verdict を下した：宇宙は一部の宇宙論者が望んでいたほど若くはないのである。
雅子 訳