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190光年外的恒星“瑪土撒拉”,真的比宇宙的年齡還大嗎?

 宇宙觀察 2021-12-01

目前的理論認(rèn)為,我們的宇宙是在一次大爆炸中誕生的

通過(guò)對(duì)哈勃常數(shù)的一次次校準(zhǔn),今天的科學(xué)界將宇宙大爆炸的發(fā)生時(shí)間,精確到了138.2億年前,也就是說(shuō)我們的宇宙,現(xiàn)在已經(jīng)138.2億歲了。

大爆炸后38萬(wàn)年,宇宙從“濃稠”變得“稀疏”起來(lái),光子們得以在宇宙中自由穿梭,再后來(lái),氫和氦等氣體在萬(wàn)有引力作用下聚攏在一起,待到溫度和壓力合適后,氫元素率先發(fā)生了核聚變反應(yīng),進(jìn)而誕生了宇宙第一批恒星。

以上的過(guò)程說(shuō)明,宇宙中的恒星年齡不可能超過(guò)宇宙的年齡,也就是不能大于138.2億年。

一個(gè)世紀(jì)前,天文學(xué)家在天秤座方向發(fā)現(xiàn)了一顆恒星,將它編號(hào)為HD 140283后,天文學(xué)界就沒(méi)再理過(guò)這顆恒星了。

一直到上世紀(jì)末哈勃望遠(yuǎn)鏡升空,開(kāi)始對(duì)全天區(qū)的恒星進(jìn)行數(shù)據(jù)收集后,這顆恒星才開(kāi)始被天文學(xué)界重點(diǎn)關(guān)注。

而重點(diǎn)關(guān)注它的原因,是因?yàn)樘煳膶W(xué)家根據(jù)哈勃收集到的數(shù)據(jù),計(jì)算出其年齡介于146.6億年到160億年之間。

要知道宇宙誕生不過(guò)138.2億年,所以這顆恒星很明顯“違規(guī)了”

但尷尬之處在于,哈勃望遠(yuǎn)鏡收集到的恒星光度數(shù)據(jù),光譜數(shù)據(jù),以及質(zhì)量數(shù)據(jù),全都是真實(shí)的,以往天文學(xué)家根據(jù)這些數(shù)據(jù),計(jì)算出的其他恒星年齡也都是真實(shí)的。

因此HD 140283的壽命數(shù)據(jù)異常,只有兩個(gè)可能

第一是宇宙大爆炸理論錯(cuò)了,過(guò)去幾十年的宇宙學(xué)成果全都是浮光掠影的表面文章,沒(méi)有觸及到宇宙的本質(zhì)。

第二就是恒星年齡的計(jì)算方式有誤,HD 140283很可能是“特殊恒星”,尋常的計(jì)算方式無(wú)法套用到它身上。

本著“如非必要,勿增實(shí)體”的奧卡姆剃刀原理,天文學(xué)家們把壽命異常的原因,聚焦恒星年齡計(jì)算方式上。

在恒星物理學(xué)中,一顆恒星的壽命取決于它的質(zhì)量

質(zhì)量越大的恒星,內(nèi)部核聚變反應(yīng)強(qiáng)度也越大,這意味著有限的氫元素,將在短時(shí)間內(nèi)被消耗完畢,因此質(zhì)量越大的恒星壽命越短,是恒星物理學(xué)界的共識(shí)。

現(xiàn)代天文學(xué)家測(cè)定遙遠(yuǎn)恒星年齡的方法,首先是分析它的光譜數(shù)據(jù),以此來(lái)斷定它是紅矮星,還是橙矮星,或者是黃矮星和藍(lán)矮星。

在恒星”品種”確定之后,再根據(jù)“恒星光度會(huì)隨著時(shí)間的推移而增強(qiáng)”這一原理(我們的太陽(yáng),光度每一億年增強(qiáng)1%),測(cè)定恒星的光度以及它的質(zhì)量。

有了光譜,光度,質(zhì)量這三個(gè)數(shù)據(jù),天文學(xué)家就能計(jì)算出恒星目前的年齡。

而HD 140283恒星的年齡異常,經(jīng)過(guò)重點(diǎn)分析后,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在它的構(gòu)成上

簡(jiǎn)而言之,HD 140283是一顆幾乎沒(méi)有任何重元素(金屬)的恒星,它的體內(nèi)全是氫和氦以及氧。

以上的這些元素讓HD 140283的核聚變反應(yīng)“十分順暢”,進(jìn)而導(dǎo)致了它光度數(shù)據(jù)和“正常恒星”相比,顯得有些不正常,而天文學(xué)家把名不副實(shí)的光度數(shù)據(jù)代入年齡計(jì)算公式后,HD 140283的年齡就超過(guò)了宇宙的年齡。

不過(guò)也有天文學(xué)家認(rèn)為HD 140283的年齡異常,除了它自身的奇特外,跟人類(lèi)的宇宙年齡測(cè)算也有很大的關(guān)系。

上個(gè)世紀(jì)初宇宙膨脹現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后,宇宙的年齡一度達(dá)到過(guò)180億年,而后來(lái)宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn),又讓宇宙的年齡回落到了140億年左右,2013年歐航局普朗克衛(wèi)星,又根據(jù)最新的哈勃望遠(yuǎn)鏡,將宇宙的年齡精確到了138.2億年。

但由于哈勃常數(shù)并不是真正的“不變常數(shù)”,因此宇宙的年齡也始終是一個(gè)估值,甚至人類(lèi)目前還搞不清楚宇宙膨脹的速率究竟是恒定的,還是變速的。

基于以上因素,一批科學(xué)家認(rèn)為目前的宇宙年齡也有水分存在,真實(shí)的宇宙可能比我們想象的要年長(zhǎng)的多。

總結(jié)

不論HD 140283構(gòu)成如何,也不論人類(lèi)目前計(jì)算出的宇宙年齡有多少水分,目前唯一可以肯定的是,這顆位于190光年外的恒星,年齡真的非常大,而它的存在,也意味著宇宙中還有許多和它一樣年齡非常大的恒星,只不過(guò)還沒(méi)有被我們發(fā)現(xiàn)。

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