Stella Methuselah HD 140283: la più antica conosciuta è a 190 anni luce dalla Terra

Si chiama HD 140283. Per quasi un secolo è stata una semplice voce nei cataloghi astronomici, nota per la sua altissima velocità rispetto al Sole. Oggi, grazie a una serie di misure di precisione del telescopio spaziale Hubble e di analisi spettroscopiche da terra, sappiamo che è la stella più antica conosciuta nelle vicinanze del Sistema Solare. Gli astronomi l'hanno soprannominata Methuselah — Matusalemme, il patriarca biblico vissuto secondo la Genesi 969 anni — ed è il punto più vicino a noi in cui possiamo studiare materia stellare formatasi pochi milioni di anni dopo il Big Bang.

Dove guardare: una stella di settima magnitudine in Libra

HD 140283 si trova nella costellazione della Libra, vicino al confine con l'Ofiuco, a coordinate equatoriali 15h 43m 03s, −10° 56′ 00″ (J2000). È di magnitudine 7,2, troppo debole per l'occhio nudo ma facilmente visibile con un binocolo di scuola di base. La sua distanza, misurata dalla parallasse trigonometrica di Hubble e poi raffinata dal satellite europeo Gaia, è di 190,1 anni luce (58,3 parsec), come riportato dalla pagina ufficiale Hubble Finds Birth Certificate of Oldest Known Star della NASA.

1912: la prima «stranezza»

La storia scientifica di HD 140283 cominciò più di un secolo fa. Nel 1912 l'astronomo americano Walter Sydney Adams, allora al Mount Wilson, ne misurò lo spettro e notò due fatti anomali. Primo: la stella aveva una velocità di transito molto alta rispetto al Sole, ovvero attraversava il cielo con un moto proprio di oltre 1.100 millisecondi d'arco all'anno. Secondo: il suo spettro era praticamente privo delle righe metalliche — ferro, calcio, magnesio — tipiche del Sole, eppure si trattava di una stella di una temperatura simile alla nostra. Era un comportamento anomalo, che più tardi si capirà essere la firma delle stelle di Popolazione II: stelle vecchie, originarie dell'alone galattico, povere di elementi pesanti perché formatesi quando l'universo ne conteneva pochissimi.

Quanto poco ferro: [Fe/H] = −2,4

Per gli astronomi la metallicità di una stella — cioè l'abbondanza di elementi più pesanti dell'elio — è il suo certificato di nascita cosmica. Si misura con la notazione [Fe/H], che indica il logaritmo del rapporto ferro/idrogeno rispetto al Sole. Quello di Methuselah è di circa [Fe/H] = −2,4, cioè il 1/250 del ferro solare. È un valore estremo: significa che HD 140283 si formò da una nube di idrogeno ed elio quasi vergini, contaminata appena da una prima generazione di stelle massive (le ipotetiche stelle di Popolazione III) che esplodendo arricchirono l'universo dei primi metalli.

La rivoluzione di Hubble: 2013, l'età di 14,5 miliardi di anni

Per anni gli astronomi non avevano modo di datare con precisione una singola stella isolata. La svolta arrivò nel 2013, quando un team guidato da Howard Bond (Pennsylvania State University e Space Telescope Science Institute) usò i Fine Guidance Sensors del telescopio spaziale Hubble — gli stessi sensori che servono a stabilizzare il puntamento — per misurare la parallasse di HD 140283 con un errore di appena lo 0,5%. Lo studio, pubblicato il 1° marzo 2013 sull'Astrophysical Journal Letters, ottenne una distanza precisissima e, abbinandola ai modelli di evoluzione stellare, dedusse un'età di 14,46 ± 0,8 miliardi di anni.

Il problema era subito evidente: l'età dell'universo, misurata indipendentemente dalla missione Planck dell'ESA nel 2018, è di 13,80 ± 0,02 miliardi di anni. HD 140283 sembrava più vecchia del cosmo che la conteneva: un paradosso. Per qualche tempo i cosmologi si sono interrogati se ci fossero crepe nel modello del Big Bang.

2021-2024: l'età rivista a 12 miliardi di anni

Il paradosso si è sciolto nel giro di dieci anni grazie a modelli stellari più raffinati. Nel maggio 2021 un nuovo studio ha riconsiderato le abbondanze di elio e ossigeno della stella, portando l'età stimata attorno a 12 miliardi di anni. Un'analisi asterosismologica del 2024, pubblicata su Astronomy & Astrophysics, ha confermato una stima di 13,5-14 miliardi di anni con un margine di errore compatibile con l'età dell'universo. In altre parole: Methuselah è vecchissima ma non «più vecchia del cosmo». Si formò tra 200 e 500 milioni di anni dopo il Big Bang, in coincidenza con le primissime generazioni di galassie ora osservate dal James Webb Space Telescope.

Come si studia una stella nata 13 miliardi di anni fa

HD 140283 è oggi un laboratorio di prima fila per:

• capire la chimica dell'universo primordiale: l'abbondanza di litio nella sua atmosfera offre un controllo indipendente delle previsioni della nucleosintesi del Big Bang;
• vincolare i modelli di evoluzione stellare a bassissima metallicità: poche stelle visibili da Terra sono così estreme;
• stimare l'età del disco e dell'alone della Via Lattea, perché ogni stella di Popolazione II è un cronometro;
• indirizzare la ricerca delle stelle di Popolazione III, mai osservate direttamente.

Una visitatrice di passaggio

Methuselah non è nemmeno nata vicino a noi. La sua attuale orbita, ricostruita dai dati di velocità radiale e moto proprio, la rende una stella di alone galattico, in transito tra il bulge centrale e i bordi esterni della Via Lattea. La incrociamo per un puro caso astronomico, in un tratto della sua orbita che la porta, in questi millenni, attraverso il nostro vicinato. Tra qualche decina di migliaia di anni HD 140283 sarà di nuovo lontana migliaia di anni luce; ma la luce che riceviamo oggi parte da una stella che, quando il Sole non era ancora nato, era già vecchia di nove miliardi di anni.