HD 140283 (also known as the Methuselah star) is a metal-poor subgiant star about 200 light years away from the Earth in the constellation Libra, near the boundary with Ophiuchus in the Milky Way Galaxy. Its apparent magnitude is 7.205, so it can be seen with binoculars. It is one of the oldest stars known.

HD 140283's light is somewhat blueshifted as it is moving toward rather than away from the Earth and it has been known to astronomers for over a century as a high-velocity star based on its proper motion. An early spectroscopic analysis by Joseph W. Chamberlain and Lawrence Aller revealed it to have a substantially lower metal content than the Sun. Modern spectroscopic analyses find an iron content about a factor of 250 lower than that of the Sun. It is one of the closest metal-poor (population II) stars to Earth.

The star was already known by 1912 when W. S. Adams measured its astrometry using a spectrograph in the Mount Wilson Observatory.

Age and significance

Because HD 140283 is neither on the main sequence nor a red giant, its early position in the Hertzsprung–Russell diagram has been interpreted with its data and theoretical models of stellar evolution based on quantum mechanics and the observations of processes in millions of stars to infer its apparent old age. For field stars (as opposed to stars in clusters), it is rare to know a star's luminosity, surface temperature, and composition precisely enough to get a well-constrained value for its age. Because of their relative scarcity, this is even rarer for a population II star such as HD 140283. A study published in 2013 used the Fine Guidance Sensors of NASA's Hubble Space Telescope to measure a precise parallax (and therefore distance and luminosity) for the star. This information was used to estimate an age for the star of  billion years. Due to the uncertainty in the value, this age for the star would possibly conflict with the calculated age of the Universe as determined by the final 2018 Planck satellite results of  billion years. However, more recent models of its stellar evolution have suggested revision of the star's age to 13.7 billion years or 12 billion years.

Once dubbed the "Methuselah Star" by the popular press due to its age, if the assumptions of stellar evolution are correct in the report, the star must have formed soon after the Big Bang and is one of the oldest stars known as of 2021. The search for such very iron-poor stars has shown they are almost all anomalies in globular clusters and the Galactic Halo. This accords with a narrative that they are rare survivors of their generation. If so, the apparent visual data of the oldest of these enables us to longstop-date the reionization (first star formation) phase of the Universe independently of theories and evidence of the first few million years after the Big Bang. Most stars from population II and population III are no longer observable.

Studies of the star also help astronomers understand the Universe's early history. Very low but non-zero metallicities of stars like HD 140283 indicate the star was formed from existing materials in the second generation of stellar creation; their heavy-element content is believed to have come from zero-metal stars (population III stars), which have never been observed. Those first stars are thought to have been formed from existing materials a few hundred million years after the Big Bang, and they died in explosions (supernovae) after only a few million years. A second generation of stars, the generation in which HD 140283 is theorized to have been formed from existing materials, could not have coalesced until gas, heated from the supernova explosions of the earlier stars, cooled down. This hypothesis of such stars' birth and our best models of the early universe indicate that the time it took for the gases to cool was likely only a few tens of millions of years.

The proportions of elements in such metal-poor stars is modelled to tell us much of the earlier nucleosynthetic ("metals") yield, that is of elements other than hydrogen and helium from the supernovae of the locally-extinct population III stars. Some of the latter may be visible in gravitational lensing in looking at deepest images such as the Hubble Ultra-Deep Field (i.e., their brief existence before their turning into supernovae). As with , CS22892-0052, and , HD 140283 has an excess of oxygen and the alpha elements relative to iron. While the proportions of these elements is much lower in HD 140283 than in the Sun, they are not as low as is the case for iron. The implication is that the first population of stars generated the alpha elements preferentially to other groups of elements, such as the iron peak and s-process. Unlike those other metal-poor stars, HD 140283 has a detectable amount of lithium, a consequence of HD 140283 having not yet evolved into a red giant and thereby not yet having undergone the first dredge-up.

See also
 HE 1523-0901
 Sneden's Star

References

Durchmusterung objects
1195
140283
076976
Libra (constellation)
G-type subgiants
Population II stars
HD 140283는 지구에서 볼 때 천칭자리 방향으로 약 190 광년 떨어진 곳에 위치하고 있는 F형 항성이다. 2013년 현재 발견된 별들 중에서 우주에서 최고로 나이가 많은 천체이다.

개요 
HD 140283는 스펙트럼 분류가 sdF3인 항성이다. 직경과 질량, 광도는 정확히 밝혀지지 않았다. 실시등급은 약 7.21 등급이며, 지구에서 약 190광년 떨어진 거리에 있다, 절대 등급은 약 3.38 등급으로 추정되고 있다. HD 140283는 청색편이가 관찰되며, 169.0 km/s의 속도로 지구 쪽으로 가까워지고 있다. 또한 고유운동이 상당히 큰데. 허블 우주 망원경의 관측에서는 수시간만에 이동하고 있다는 것이 관측될 정도이다. 우리 은하 속을 361.3 km/s의 속도로 이동하고 있다고 생각된다.

HD 140283는 중원소 함량 수치가 −2.40으로 낮은 수치를 갖고 있는 중원소 함량이 낮은 항성이다. 이러한 항성은 일반적으로 우주 초창기에 형성된 나이 많은 항성으로 본다. 표면온도는 5777 K(5504°C)으로 태양과 거의 비슷한 온도로 추정된다.

나이 
HD 140283는 발견된 것들 중 가장 오래된 항성으로 추정된다. 그 나이는 136억 6000만년에서 152억6000만년 사이로 추정하고 있다. 나이를 하한치에 가깝게 생각한다면 현재 우주의 나이로 추정되고 있는 137억1300만년에서 138억3100만년의 범위에 들어간다. 물론 이것은 불확실한 점이 크지만 이제까지 최고로 오래된 항성으로 여겨졌던 HE 1523-0901의 132억년 보다도 오래되었다는 것을 뜻한다. 또한 나이가 아니라 시대로 생각해보면 133억6000만년 전의 천체인 UDFj-39546284 라던지 133억년 전의 천체인 MACS0647-JD과 비교해도 더 오래되었다. 때문에 HD 140283은 현재 알려진 우주에서 가장 오래된 항성이자 동시에 천체이다. 이 엄청난 나이로 인하여 NASA는 이 별에 성경에서 가장 장수한 인물로 나오는 므두셀라에서 딴 “므두셀라성(Methuselah star)”이라는 별명을 붙였다.

HD 140283의 나이는 우선 항성에 포함된 금속의 양과 표면온도 수치로 계산한 결과에서 144억6000만년이라는 나이가 나왔는데 이 계산의 불확정성은 3억1000만년이었다. 여기에 몇 개의 수치의 불확정성을 계산하자, 나이의 불확정성이 총 8억년이라는 결과가 나왔다. 이렇게 불확정성 수치가 커진 이유는 특히 산소 양의 불확정성 때문이다. 이 수치는 2000년에 구해진 최소 140억년 이상, 최대 160억년이라는 수치 라던지, 2002년에 나온 120억년에서 150억년이라는 수치보다 개선된 것이다.

나이의 불확정성이 개선된 것은 허블 우주망원경으로 자세한 고유운동 수치를 구할 수 있게 된 점이 컸다. 허블 우주 망원경보다 이전에 히파르코스로 고유운동 수치를 구했는데 이후 허블 우주 망원경으로 이루어진 관측과 거의 차가 없음을 알게 되었다. 단, 불확정성은 히파르코스의 계산보다 5배 개선되었다.

HD 140283의 나이에 있어서의 불확정성을 더 낮출 수도 있다. 특히 산소의 양이 예상보다 높기 때문에 우주에 존재하는 산소의 양과 비교하면 HD 140283의 나이를 낮춰서 아마도 우주의 나이 밑으로 낮출 수 있게 될 것이다.

항성의 역사 
HD 140283는 고유운동이 상당히 큰데, 그렇기에 원래 우리 은하에 속한 천체가 아니었다고 생각된다. 아마도 오래전에 은하헤일로의 중심에 있는 왜소 은하에 속한 항성이었고, 약 120억년 전에 우리 은하와 충돌했을 때 우리 은하로 흡수되었을 것으로 보고 있다. 은하 헤일로의 중심에 있는 천체는 일반적으로 나이를 많이 먹은 항성이 많기 때문에 이 관측결과와 모순되지 않는다.

HD 140283는 중원소 함량이 낮다고는 하지만 금속을 포함하고 있기도 하다. 그렇기에 우주 최초에 형성되어 금속이 전혀 포함되어있지 않을 것으로 보이는 항성(오로지 우주의 빅뱅 핵합성으로 만들어진 수소와 헬륨만으로 구성된 종족III에 속한 항성)은 아닐 가능성이 있다. 이는 HD 140283 항성이 형성되었던 시대에 이미 다른 항성이 초신성 폭발을 일어켜 그로 인하여 생겨난 중원소로 HD 140283이 “오염”되었다는 결론이 나온다.

별칭 
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참고 문헌

같이 보기 
 항성의 종족
 우주의 나이
 HE 1523-0901
 HE1327-2326

천칭자리
F형 준거성
140283
1195
076976