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宇宙138亿岁,这颗恒星却有160亿岁!比宇宙还要古老?

2021-4-12 51 4/12

科学家发现,在距离地球大约190光年远的天秤座中,有一颗奇怪的恒星,这颗恒星正以每小时高达130万公里的速度飞行着,更奇怪的是,2000年的时候,欧空局的依巴谷卫星的观测结果显示,这颗恒星形成于160亿年前。

奇点大爆炸理论的证据之一宇宙微波背景告诉我们,我们的宇宙大约诞生于138亿年前。而这颗编号为DH140283的恒星,居然比宇宙还要古老。于是人们将《圣经》中活了969岁的长老“玛士撒拉”之名,赐予了这颗恒星。


这颗“贫金属”超巨星的主要成分是氢和氦,含铁量极少,科学家认为,这样的成分组合表明“玛士撒拉”一定是在铁元素极为稀有的远古时期形成的。但是它再古老也不可能比宇宙还要古老,所以要么是恒星的年龄错了、要么是宇宙的年龄不对。因此,天文学家对恒星的年龄进行了反复验算,梳理出哈勃太空望远镜2003年至2011年间获取的11组观测数据,这些数据记录了恒星的位置、距离和输出的能量。而通过视差、光谱和光度测量,就可以用计算机计算得到一个更为准确的恒星年龄值。


“玛士撒拉”(HD140283)年龄值的确具有不确定性,而其中很大一部分误差来自恒星距离值的精度误差。假如能够精确测出它的光度,我们就能更加精确算出它和地球之间的距离,也能更加精确地算出它的年龄。

一般来说,恒星的光度值越大,它的年龄就越小。天文学家还观察了这颗恒星身上的视差效应,在连续观察了它六个月之后,发科学发现了他在天空中的位移,而这种位移是地球轨道的变化导致的,因此这能告诉我们它离地球到底有多远。


恒星的理论模型本身也带有不确定性,模型能够显示恒星内核核聚变的反应速度。而恒星外壳中元素的扩散下沉也很重要,假如外壳中的剩余氦元素下沉的很深,那么参与核聚变的氢含量就会相应变少。而假如燃料消耗得快,则恒星的寿命就会缩短。

另外一个重要的因素是恒星的氧含量,“玛士撒拉”(HD 140283)的氧-铁比例比预计的要高。鉴于早期宇宙中的氧并不丰富,所以这颗恒星的实际年龄确实也应该更小一些。通过这一系列测算,科学家相信“玛士撒拉”(HD 140283)诞生在144.6亿年前。现在他比之前年轻了很多,但是依然比宇宙还要老。


而2014年,科学家又进一步缩小了这个数字,确定“玛士撒拉”诞生在142.7亿年前。加上前后7至8亿年的容许误差,这颗恒星已经不再比宇宙更古老了。现在看来问题似乎已经解决了,但是实际情况可并没有那么简单。

古老恒星的年龄和宇宙年龄相近这一现象,在部分科学家看来更像是科学的一个成就。它表明宇宙大爆炸理论是可信的,观测中总会存在不确定性,因此两者的年龄实际上是互相吻合的。

但是2019年7月在加州圣巴巴拉科维里理论物理研究所举行的国家宇宙学会议上,一些科学家宣称:他们通过邻近星系测出的宇宙年龄,要比通过宇宙微波背景测出的年龄要小很多。也就是说宇宙并非诞生在138亿年前,而是诞生在114亿年前。参与研究的科学家中,还包括2011年诺贝尔物理学奖得主亚当·里斯。


这一结论是基于宇宙膨胀的观点得出的,但是最新的发现表明,宇宙膨胀的速度(哈勃常量)要比通过宇宙微波背景测出的高10%。根据宇宙微波背景测出的宇宙膨胀速度,是每百万秒差距67.4(千米/秒),而新观测的结果发现这个值实际上介于73和74之间。这表明今天的宇宙膨胀速度和根据早期宇宙物理学特征吹算出的宇宙膨胀速度之间存在差异。已被接受的理论需要被重新评估,与暗物质和暗能量相关的谜团也因此变得更多。


哈勃常数越大,宇宙的年龄就越短。如果哈勃常数是67.4,那么宇宙应该诞生在138亿年前。而如果是73,甚至像一些研究显示的那样高达77,将表明宇宙的诞生时间就不会小于127亿年前。如果是这样,那么“玛士撒拉”(HD140283)就再一次比宇宙还要古老了。

更有甚者,2019年的一个新研究结果表明,哈勃常数可能是82.4,那么宇宙诞生距今则只有114亿年。一些科学家认为要解决这一问题,还要看宇宙学如何发展。那些观测宇宙学家一定是疏忽了一些东西,以至于制造了这一悖论。


也许在宇宙学动力理论中存在一些空缺,比如“暗能量”的强度,“暗能量”是宇宙膨胀的第一推力,恒星玛士撒拉的出现,虽然导致了宇宙的神秘感进一步扩大,但却让我们对宇宙的运作方式有了更深入的理解。并将促使人类在之后的时间里去寻求更接近。

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