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恆星是怎麼估算年齡的? 存在一顆比宇宙還古老的恆星?

宇宙以其駭人的浩瀚,喚醒了人類早期哲學家和詩人的思想,例如想想眾多討論空間本質的希臘思想家。令人驚訝的是,在

銀河系

之外存在某種物質的可能性,只是在上個世紀20年代才出現,

科學家

們發現星雲位於銀河系之外,因此天文學家開始研究宇宙,它似乎比以前認為的更古老更大。

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隨著大爆炸理論的建立,人們對宇宙的年齡和起源有了重要的發現,這可能是人類有史以來最有趣的理論之一,然而在科學中沒有什麼是完全確定的,同樣的道理也適用於宇宙的誕生和進化的理論。實際上有一顆非常罕見而奇怪的

恆星

,距離我們200光年,可以揭示一些關於我們計算的大問題。最近的測量表明,這個發光的物體至少在大爆炸前兩億年就形成了,這怎麼可能?難道有什麼方法可以用來估計一顆恆星的年齡?關於宇宙年齡的計算是錯誤的嗎?或者是否有可能在大爆炸之前就存在某種東西?

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那顆聲稱比宇宙還要古老的恆星稱為瑪土撒拉星,它位於天秤座,距離我們大約190光年,這個名字可能是最合適的名字之一,因為瑪土撒拉是一位猶太先知,他是聖經中最古老的人物,有969歲高齡。我們可以將這個恆星定義為亞巨星,其成分中金屬含量非常少,它可能誕生於一個相繼被銀河系捕獲的矮星系中。

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瑪土撒拉星以每小時130萬公里的巨大速度飛向地球,因此天文學家把它列入了宇宙中高速恆星的名單。科學家是如何理解瑪土撒拉星的這種固有運動的?科學家利用多普勒效應來分析星系和恆星的光譜,如果某些被稱為發射線的特殊線被轉化成藍色,這意味著恆星正在向地球移動。

瑪土撒拉星最令人震撼的特徵是他的年齡,科學家們在2000年試圖估算它的年齡,但得出的階段毫無意義,只有161年,考慮到最近對宇宙年齡的測量,確定了大約138億年的值,研究人員試圖用不同的方法,來修正最初估計的恆星年齡。2003年到2011年間,美國宇航局

哈勃

太空望遠鏡的精細制導感測器,對這顆恆星的視差進行了進一步的研究。

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視差可能是測量恆星距離最著名的方法,實際上它是基於被觀測物體的位移,與觀測者的位置變化有關,當地球圍繞太陽執行時,它們在空間中的座標會發生一些小的變化,這些研究對於更嚴格的估計恆星的年齡,和另一個主要指標——氧氣非常重要。在大多數觀測到的恆星中,氧並不是那麼豐富,但在瑪土撒拉星中,這種元素相對於其他原子的比率特別高。這一事實加上視差和其他引數,如恆星中存在的放射性元素的輻射,是我們確定瑪土撒拉星可能有大約144。6億年的年齡。

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2014年進行了進一步的研究,這顆恆星的年齡被細化為142。7億年,然而如果我們考慮這項研究提供的誤差範圍,瑪土撒拉星肯定至少還有140年的歷史,這仍然比宇宙的年齡早兩億年,這怎麼可能?我們將嘗試強調關於這個問題的主要假設,科學家們需要知道的最重要的事情是對宇宙年齡的精確測量,雖然普朗克觀測得到的數值非常準確,但仍然不能確定計算138億年的假設是否完全正確。

該怎樣估計宇宙的年齡?

第一種方法是透過大量的放射性元素,一些特殊的重元素如鈾,在其原子核中有大量的質子和中子,往往不那麼穩定,因此它們通常會在十年內釋放出不同型別的輻射,比如阿爾法粒子,衰減力遵循負指數低,此外鈾存在各種型別,稱為同類素,它們的不同僅僅是因為中子的數量。例如235鈾有235個核子。第一種同位素的衰變時間比另一種短,因此雖然這兩種同位素,在早期宇宙中幾乎以相同的數量存在,但在今天238U相對越來越豐富,透過測量現在和過去這兩者之間的比例,我們自然就得到了宇宙100億年的估計年齡。

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為了更精確還開發了其他方法,主要的一個與哈勃常數有關,哈勃在1929年發現的,是天文學中最著名的定律之一。他指出恆星或星系遠離我們的速度越快,其距離就越遠距離和速度透過一個常數成線性關係,這個長數叫做哈常數長數,這個常數最初是由天文學家,以非常低的精確度計算出來的。

如今我們知道,來自遙遠星系光的紅移,是由空間本身的膨脹引起的,地球和銀河系靜止,在一個以正加速度膨脹的空間上,因此隨著時間的推移,這兩個物體之間的距離似乎越來越遠。為什麼這與宇宙的年齡有關?如果我們認為大爆炸,是一個所有星系都在這裡的事件,那麼宇宙的年齡就是哈勃常數的倒數,大約是141年。

總之瑪土撒拉的形成至少比宇宙早了2億年,但對暗物質膨脹率和相互作用粒子的進一步發現,將試圖揭開這顆最古老恆星的神秘面紗。

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