利用球状星团测定宇宙年龄：降低系统不确定性
星系天体物理
2022-01-24 v2 宇宙学与河外天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
银河系球状星团年龄测定中的主要系统不确定性来自恒星对流包层的深度。该参数与金属丰度部分简并，而金属丰度又与年龄简并。然而，若金属含量、距离和消光已知，颜色-星等图中红巨星支的位置与形态主要对该对流包层深度值敏感。因此，利用外部精确金属丰度测定可削弱此简并，从而降低年龄的系统误差。或者，球状星团颜色-星等图的红巨星支形态也可用于达到同样目的。我们证明球状星团红巨星支可由与太阳所得一致的对流包层深度值很好拟合，且该发现对所选恒星物理处理方式具有稳健性。基于这些发现，对流包层深度的不确定性不再是最老球状星团年龄测定系统误差的主要来源，其从0.5 Gyr降至0.23或0.33 Gyr，具体取决于所采用方法：即是否借助外部数据（光谱金属丰度测定）或仅依赖星团颜色-星等图形态。由此得到宇宙年龄 t_U = 13.5^{+0.16}_{-0.14} (统计.) ± 0.23(0.33) (系统.)（68%置信水平），已计入球状星团形成时间及其不确定性。若以平方和相加则为0.27(0.36) Gyr的不确定度。这与普朗克任务在假设ΛCDM模型下推断的宇宙学模型依赖值13.8 ± 0.02 Gyr吻合良好。
引用
@article{arxiv.2102.04486,
title = {The Age of the Universe with Globular Clusters: Reducing Systematic Uncertainties},
author = {David Valcin and Raul Jimenez and Licia Verde and Jose Luis Bernal and Benjamin D. Wandelt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.04486},
year = {2022}
}
备注
Matches accepted version to JCAP. New version includes a new appendix comparing our independently determined distances to GC to those of GAIA DR3; we find excellent agreement