为什么一颗654.38+04亿年历史的恒星比宇宙654.38+03.8亿年的年龄还要大?

作者:文/俞子琪

在天气晴朗、能见度高的夜晚,我们可以看到天空中许多看似固定的发光点,这些发光点通常被称为星星。其实大部分都位于地球所在的银河系,正是距离太远导致了这样的视觉误差。就恒星的本质而言,其实是引力作用下球状发光等离子体的聚集。它们具有不同的恒星特征,一般具有50万到1万亿年的生命周期。然而,恒星HD 140283却挑起了一个令人费解的太空之谜,因为我们的宇宙大约有138亿年的历史,这颗恒星的年龄可能已经超过了140亿年。那么,宇宙中为什么会有比自己年龄更大的恒星,该行星有哪些显著特征?

古星HD 140283是一颗怎样的星球?

恒星HD 140283,名为玛士撒拉,距离我们地球大约190光年。科学家们一直在观察天秤座的这颗古老恒星。经过100多年的观察和了解,我们知道它穿越天空时的速度可以达到每小时654.38+0.3万公里,成为宇宙中已知最古老的恒星。实际上,恒星HD 140283是介于巨星和主序星之间的临界天体。它主要由氦和氢组成,也是一颗贫金属亚巨星。这颗行星的铁含量甚至不到太阳的1%。

早在2000年,欧洲航天局的科学家估计这颗恒星的年龄约为6543.8+06亿年。然而,这个惊人的分析结果让我们所有人感到困惑。因为,从宇宙微波背景的观测数据来看,即使是我们的宇宙也只有654.38+03.8亿年左右的历史,而且古代恒星的年龄和宇宙的年龄相差很大。为什么本该更早出现的宇宙变得比这颗奇怪的恒星还要年轻?虽然其几乎不含铁的恒星组成表明,该行星至少诞生于铁在宇宙中变得普遍之前,但早20亿年诞生几乎是不可能的。

如何解开明星确切年龄之谜HD 140283

为了验证恒星HD 140283的年龄计算是否有误,科学家们对1111群从2003年到0年的观测结果做了详细的研究。哈勃太空望远镜的精制导传感器捕获的数据包含了恒星的能量输出、距离和位置等重要信息。这颗恒星年龄的确定综合了光度测量、光谱学和视差,恒星HD 140283年龄的不确定性主要是由距离因素引起的。精确的距离测量在计算恒星年龄中起着重要的作用。距离值和光度有着密不可分的关系,光度越强,说明恒星越年轻。

为了找到视差效应,科学家们已经对恒星HD 140283进行了六个月的观测。通过地球轨道运动引起的其位置的位移,科学家们知道了更准确的距离信息。同时,这颗古老恒星中的氧含量也会影响对其年龄的判断,行星中实际的“氧化铁”含量超出了研究人员的预期,这也意味着这颗恒星的年龄应该更低才合理。最后,科学家将HD 140283的年龄定为140亿年左右。虽然这个寿命已经超过了我们宇宙本身的年龄,但是研究人员给出了不确定的8亿年的年龄差。虽然这个结果看起来还不够完美,但它让宇宙的年龄与恒星HD 140283的年龄更加吻合。

宇宙推导年龄与恒星HD 14028的年龄差。

正如刚才提到的,恒星HD 14028的计算年龄与推导出的宇宙年龄存在明显的差异,而误差的重叠部分在一定程度上可以解释恒星年龄与宇宙年龄的冲突。当宇宙微波背景确定的宇宙年龄与恒星可能的年龄发生冲突时,科学家解决这种冲突的唯一方法就是将两者之间的误差最小化。事实上,科学家的任何研究成果都可能存在一些误差,这种差异可能是随机的,也可能是系统的误差。但随着恒星HD 140283年龄的不断下调,以及不确定性带来的8亿年时间误差,138万的宇宙年龄值已经在恒星HD 140283年龄的误差范围内。

与几十年前相比,由于科学家对宇宙事件中的不确定性有了更好的认识,天体的计算年龄相对一致,从未出现过年龄超过654.38+08亿年的古老恒星。其实很早诞生的恒星的年龄必然会和我们宇宙的年龄有很高的相似度,但都是大爆炸事件最好的证据之一。虽然关于宇宙和位于其中的天体的年龄还有很多问题没有解决,比如附近星系的数据也显示宇宙年龄和微波背景确定的年龄存在误差,但这一切都将在未来得到进一步证实。

为什么一颗恒星的历史可以超过654.38+04亿年?

为什么宇宙中会有一颗看起来更老的恒星?事实上,这样的数据结果背后有很多因素,无论是现有宇宙动力学中的空白,宇宙膨胀的主要驱动力,还是科学家尚未了解的来源都可能给观测带来误差,这可能导致确定物体年龄时存在一定范围的不确定性。而且我们现在遇到的年龄误差问题,可能就是暗能量会随时间变化的表现,导致变化率的反应加快。引力的基本性质在概念上符合这种可能性,因此科学家对引力波的新研究可能有助于解决现有的悖论。

为了解决这种情况,我们不能再依靠对超新星、造父变星或宇宙微波背景等天体的探测来测量哈勃常数,而需要研究在时空结构中引起涟漪的“死星”。当然,测量引力波并不是一件容易的事情。这个过程需要收集成对中子星之间碰撞的数据,利用事件发生时发出的可见光来确定目标星相对于地球的移动速度。对引力波进行分析后得出实际距离,哈勃常数的测量值由速度和距离结合得到,这样测得的值应该相对更准确。虽然恒星HD 140283的出现进一步拓展了宇宙的奥秘,但它让我们对宇宙的运行有了更深刻的认识,并将促使人类在未来寻求更接近真相的答案。

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