190光年外的恒星“玛土撒拉”,真的比宇宙的年龄还大吗?

作者&投稿:泰章 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
比宇宙年龄还大的恒星真的存在吗?~

仙女座星系,银河系最古老的恒星。然而,球状星团和随机域恒星可能是宇宙中最古老的恒星
如果你知道恒星是如何工作的,你可以通过观察到的恒星物理性质推断其年龄,知道什么时候诞生的。不同恒星的半径,亮度,温度都会有很大的不同。但是一颗恒星的寿命,一般来说。只跟两个与生俱来的属性有关,质量和金属丰度,就是比氢和氦更重的元素的量。在宇宙中我们发现的最古老的恒星几乎是处于原始的状态,几乎100%是宇宙大爆炸遗留下来的氢和氦组成的。他们年龄超过130亿岁,最老的有145亿岁。这是一个大问题,因为宇宙本身只有138亿岁。


半人马ω球状星团的核心是古老的恒星最拥挤的地区之一


各种事件与宇宙大爆炸的时间距离
但也有可能我们把宇宙的年龄弄错了!我们是从最大尺度上精密测量宇宙预测了这个数字。通过观察整体的特征,包括:
一、宇宙大爆炸遗留下来的宇宙微波背景的密度和温度的不完整性
二、目前恒星群和银河系可以追溯回数十亿光年
三、哈勃宇宙膨胀率
四、恒星形成和星系演化的历史
加上许多其他数据,我们就得到一个非常一致的宇宙轮廓。它是由68%的暗能量,27%的暗物质,4.9%的普通物质,约0.1%的中微子和0.01%的辐射组成,大约138亿岁左右。不确定性小于1亿岁,所以即使宇宙可能稍微年老或年轻点,但145亿年也不太可能。
所以只有一个合理的可能性:也许我们把恒星的年龄搞错了。我们已经详细地观察了数亿颗恒星,分别处在其生命周期的不同阶段。我们知道恒星如何形成和在什么条件下形成;我们知道什么时候和他们如何开始恒星行星。一般来说,最古老的恒星都以质量在相对较低(质量比太阳小)为特征,在金属含量很低(几乎只有氢或氦元素),甚至应该早于星系本身。


部分球状星团Terzan 5,一个可以连接到银河系过去的独特存在
许多古老恒星都是在球状星团发现的,球状星团已被证实含有众多超过120亿,甚至130亿年的恒星。约三十年以前,人们断言球状星团随处都是140到160亿年的恒星,使公认的宇宙学模型造成紧张气氛受到挑战,但对恒星演化进一步的理解使这些数字回归理性。随着观察能力改善我们还进一步开发更先进的技术:不仅测量这些恒星碳,氧,或含铁量,还可以测量铀和钍放射性衰变的丰度,连同宇宙第一个超新星创造的元素,我们可以直接准确估计恒星的年龄。


位于大约4140光年之外的星晕,SDSS J102915 + 172927是一颗古老的恒星
2007年,我们测量恒星HE1523 – 0901,该恒星质量只有太阳的80%左右,铁含量为太阳的0.1%,根据放射性元素丰度估计其为132亿岁。在2015年,银河系中心附近一组九个恒星被追溯到135亿年前形成:仅仅在宇宙大爆炸之后300000000年,银河系形成之前。事实上,九星中其中一个铁含量不到太阳的0.001%;这是2018年10月发射的James Webb太空望远镜将要寻找的同类型恒星。


这颗老化的恒星被编为HD 140283,距离地球超过190光年。45亿岁(±8亿年)
最令人困惑的恒星是HD 140283,非正式命名为Methuselah星。仅仅离地球190光年远,我们可以测量它的亮度,面温度, 非常精确的成分;我们还可以看到它开始演变成亚巨星阶段进而成为一颗红巨星。这些信息相结合,使我们能够得到该恒星的具体精确的受约束的年龄,而结果是令人不安的,至少144.6亿年。但是它显示出的一些其他属性,如只有太阳铁含量的0.4%,表明它很老,但不是非常古老的恒星之一。虽然不确定性大约为8亿年,但也还是不可思议的古老,暗示了一个恒星年龄和宇宙年龄之间存在一个潜在的冲突。


但是如果我们计算的年龄是对的,就有可能导致另外一个问题。你不能有一个恒星存在于我们的宇宙年龄却比宇宙本身还古老。要么我们关于恒星年龄的估计是错的,要么我们关于宇宙年龄的估计是错的,或者别的什么东西,我们甚至没有考虑到。

当然,另一些科学家根据不同的数据分析,认为宇宙的年龄为100亿岁或140亿岁。总之,宇宙的年龄在100亿~150亿岁之间。
可是,通过天体观测和分析发现,有些古老的恒星,年龄达120亿~170亿岁。恒星是在宇宙大爆炸后逐渐形成的,年龄不可能比宇宙还大。
问题肯定在于:不是宇宙的年龄计算错了,就是恒星的年龄计算错了,或者两者都有错。
目前计算宇宙年龄的主要依据是宇宙的膨胀速度和宇宙的物质密度。由于这两个数据本身就是不准确的,因此,宇宙年龄计算不准确的错误是可能的。
目前对恒星年龄的计算,主要依据是它的亮度和到地球的距离,这也是不准确的。因此,恒星的年龄计算也会有错。如一些古老的球状星团的年龄,过去认为是150亿岁,现在认为只有115亿岁。
发现宇宙在膨胀的哈勃,曾据此认为宇宙的年龄为20亿岁,但同期的地质学家,根据铀衰变为铅的速度,计算出地球的年龄为40亿岁。很明显,这两者都是错误的。

目前的理论认为,我们的宇宙是在一次大爆炸中诞生的

通过对哈勃常数的一次次校准,今天的科学界将宇宙大爆炸的发生时间,精确到了138.2亿年前,也就是说我们的宇宙,现在已经138.2亿岁了。

大爆炸后38万年,宇宙从“浓稠”变得“稀疏”起来,光子们得以在宇宙中自由穿梭,再后来,氢和氦等气体在万有引力作用下聚拢在一起,待到温度和压力合适后,氢元素率先发生了核聚变反应,进而诞生了宇宙第一批恒星。

以上的过程说明,宇宙中的恒星年龄不可能超过宇宙的年龄,也就是不能大于138.2亿年。

一个世纪前,天文学家在天秤座方向发现了一颗恒星,将它编号为HD 140283后,天文学界就没再理过这颗恒星了。

一直到上世纪末哈勃望远镜升空,开始对全天区的恒星进行数据收集后,这颗恒星才开始被天文学界重点关注。

而重点关注它的原因,是因为天文学家根据哈勃收集到的数据,计算出其年龄介于146.6亿年到160亿年之间。

要知道宇宙诞生不过138.2亿年,所以这颗恒星很明显“违规了”

但尴尬之处在于,哈勃望远镜收集到的恒星光度数据,光谱数据,以及质量数据,全都是真实的,以往天文学家根据这些数据,计算出的其他恒星年龄也都是真实的。

因此HD 140283的寿命数据异常,只有两个可能

第一是宇宙大爆炸理论错了,过去几十年的宇宙学成果全都是浮光掠影的表面文章,没有触及到宇宙的本质。

第二就是恒星年龄的计算方式有误,HD 140283很可能是“特殊恒星”,寻常的计算方式无法套用到它身上。

本着“如非必要,勿增实体”的奥卡姆剃刀原理,天文学家们把寿命异常的原因,聚焦恒星年龄计算方式上。

在恒星物理学中,一颗恒星的寿命取决于它的质量

质量越大的恒星,内部核聚变反应强度也越大,这意味着有限的氢元素,将在短时间内被消耗完毕,因此质量越大的恒星寿命越短,是恒星物理学界的共识。

现代天文学家测定遥远恒星年龄的方法,首先是分析它的光谱数据,以此来断定它是红矮星,还是橙矮星,或者是黄矮星和蓝矮星。

在恒星”品种”确定之后,再根据“恒星光度会随着时间的推移而增强”这一原理(我们的太阳,光度每一亿年增强1%),测定恒星的光度以及它的质量。

有了光谱,光度,质量这三个数据,天文学家就能计算出恒星目前的年龄。

而HD 140283恒星的年龄异常,经过重点分析后,发现问题出在它的构成上

简而言之,HD 140283是一颗几乎没有任何重元素(金属)的恒星,它的体内全是氢和氦以及氧。

以上的这些元素让HD 140283的核聚变反应“十分顺畅”,进而导致了它光度数据和“正常恒星”相比,显得有些不正常,而天文学家把名不副实的光度数据代入年龄计算公式后,HD 140283的年龄就超过了宇宙的年龄。

不过也有天文学家认为HD 140283的年龄异常,除了它自身的奇特外,跟人类的宇宙年龄测算也有很大的关系。

上个世纪初宇宙膨胀现象被发现后,宇宙的年龄一度达到过180亿年,而后来宇宙微波背景辐射的发现,又让宇宙的年龄回落到了140亿年左右,2013年欧航局普朗克卫星,又根据最新的哈勃望远镜,将宇宙的年龄精确到了138.2亿年。

但由于哈勃常数并不是真正的“不变常数”,因此宇宙的年龄也始终是一个估值,甚至人类目前还搞不清楚宇宙膨胀的速率究竟是恒定的,还是变速的。

基于以上因素,一批科学家认为目前的宇宙年龄也有水分存在,真实的宇宙可能比我们想象的要年长的多。

总结

不论HD 140283构成如何,也不论人类目前计算出的宇宙年龄有多少水分,目前唯一可以肯定的是,这颗位于190光年外的恒星,年龄真的非常大,而它的存在,也意味着宇宙中还有许多和它一样年龄非常大的恒星,只不过还没有被我们发现。



没有。因为恒星“玛土撒拉”是奇点爆炸之后才诞生的,所以不可能比宇宙的年龄还大。

是的。这颗恒星诞生的时间很长,其诞生时间已经超过了宇宙的年龄。

190光年外的恒星“玛土撒拉”,真的比宇宙的年龄还大,这一系列的数据让人大吃一惊,但是目前人类不能具体科学的探究出宇宙的真实年龄。

宇宙无始无终丶无内无外,谈宇宙大小和年龄就是扯淡!


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