在距离地球约200亿光年的天秤座附近,有一颗编号为“HD140283”的恒星以每小时130万公里的速度穿过我们的银河系。这颗恒星惊人速度的背后,是120亿年前的一场宇宙恐怖事件,当时新兴的银河系吞噬了它所在的原始矮星系。但“HD140283”最有趣的不是它的速度,而是它的年龄。

根据天文学家最新观测,“HD140283”恒星年龄139亿年,误差正负7亿年。鉴于其极端的年龄,HD140283被非正式地称为“玛士撒拉”(Methuselah),一位据说活到969岁的西方族长。

但是我们都知道宇宙的年龄是138亿年,那么恒星怎么可能超过140亿年呢?它可能在大爆炸之前就已经存在了吗?自然地,如果玛土撒拉确实比宇宙更古老,这将挑战宇宙起源的整个现代科学范式。

一颗比宇宙更古老的恒星?

玛士撒拉,发现于19世纪末,是一颗光谱类型为G0IV-Vm-5的黄色亚巨星。它比太阳大2.04倍,亮4.82倍。这颗恒星的估计质量为0.780或0.805个太阳质量,表面温度为5787K。铁含量仅为太阳的0.4%,这意味着它一定是在这种元素在宇宙中普遍存在之前形成的。后来被归类为“星族Ⅱ”星,重元素含量越高,恒星形成越晚(第一代星族Ⅲ是无金属星)。

在2000年的观测中,玛士撒拉的年龄估计为160亿年。这个数字一出,就引起了众多宇宙学家的口水战。是宇宙学错了、恒星物理学错了,还是大爆炸错了?一个明显的解释是我们要么误算了宇宙的年龄,要么误算了距离(计算恒星的年龄需要确认距离)。

然而,测量到星星的距离并不是一件容易的事。

天文学家通常使用三角视差来测量相对靠近太阳的恒星的距离,尽管这种技术仅在恒星足够近以显示相对于更远的背景恒星的位置发生显着变化时才使用。一旦天文学家对它的距离有了更精确的感知,他们就能够测量它的固有亮度,从而使他们能够更准确地估计它的年龄。

根据2018年的测量结果,测得玛士撒拉距地球约190.1光年,年龄139亿年,误差正负7亿年。

显然,这个结果仍然挑战现代宇宙学。毕竟,玛士撒拉的最高年龄来到了一百四十六亿年,而且在宇宙出现之前就已经存在了。那么,玛土撒拉时代是否意味着大爆炸理论是错误的呢?否则,因为估算恒星年龄的中心值只是计算的一部分,必须考虑到不确定性,而且宇宙的年龄也在变化。

宇宙有多大?哈勃常数指向更年轻的宇宙!

目前估算宇宙年龄需要一个常数——哈勃常数。它是宇宙膨胀的速度,它决定了宇宙的绝对大小、大小和年龄。哈勃常数值越高表明宇宙越年轻,反之亦然。

已知宇宙年龄为138亿年,这是根据哈勃常数67.66±0.42(km/s)/Mpc——距地球1兆秒差距(约326万光年)计算得出的处的物体正以每秒67.6公里的速度远离我们。但2019年在《科学》期刊上发表的一项研究表明,哈勃常数为82.4(km/s)/Mpc,这表明宇宙的年龄只有114亿年。这一结果将科学家分为两派。一是宇宙学理论有待进一步完善,二是暗物质或暗能量在做事。

远古恒星的年龄莫名其妙?

是不是观察有误,导致玛土撒拉的年龄被高估了?还是我们误算了宇宙的年龄?这是试图确定宇宙年龄的天文学家现在面临的难题——它的解决方案可能会引发一场科学革命。

而解决这个问题的一种方法是使用独立的方法来测量宇宙的膨胀率。其中最有前途的是对引力波的分析——由两颗大质量恒星合并等极其剧烈的事件产生的时空涟漪。虽然爱因斯坦的广义相对论早就预言了引力波的存在,但在2015年首次被直接探测到,理论还远未成熟。

结语:

毫无疑问,玛士撒拉是古老的,事实上它很可能是宇宙中最古老的恒星。还有一个宇宙奇观,一颗在宇宙开始后不久形成的化石恒星。不过作者有个想法,如果真的比宇宙更古老,会有什么影响,会不会是前一个宇宙的遗迹呢?

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