楠木軒

宇宙138億歲,這顆恆星卻有160億歲!比宇宙還要古老?

由 高會雲 發佈於 科技

科學家發現,在距離地球大約190光年遠的天秤座中,有一顆奇怪的恆星,這顆恆星正以每小時高達130萬公里的速度飛行着,更奇怪的是,2000年的時候,歐空局的依巴谷衞星的觀測結果顯示,這顆恆星形成於160億年前。

奇點大爆炸理論的證據之一宇宙微波背景告訴我們,我們的宇宙大約誕生於138億年前。而這顆編號為DH140283的恆星,居然比宇宙還要古老。於是人們將《聖經》中活了969歲的長老“瑪士撒拉”之名,賜予了這顆恆星。

這顆“貧金屬”超巨星的主要成分是氫和氦,含鐵量極少,科學家認為,這樣的成分組合表明“瑪士撒拉”一定是在鐵元素極為稀有的遠古時期形成的。但是它再古老也不可能比宇宙還要古老,所以要麼是恆星的年齡錯了、要麼是宇宙的年齡不對。因此,天文學家對恆星的年齡進行了反覆驗算,梳理出哈勃太空望遠鏡2003年至2011年間獲取的11組觀測數據,這些數據記錄了恆星的位置、距離和輸出的能量。而通過視差、光譜和光度測量,就可以用計算機計算得到一個更為準確的恆星年齡值。

“瑪士撒拉”(HD140283)年齡值的確具有不確定性,而其中很大一部分誤差來自恆星距離值的精度誤差。假如能夠精確測出它的光度,我們就能更加精確算出它和地球之間的距離,也能更加精確地算出它的年齡。

一般來説,恆星的光度值越大,它的年齡就越小。天文學家還觀察了這顆恆星身上的視差效應,在連續觀察了它六個月之後,發科學發現了他在天空中的位移,而這種位移是地球軌道的變化導致的,因此這能告訴我們它離地球到底有多遠。

恆星的理論模型本身也帶有不確定性,模型能夠顯示恆星內核核聚變的反應速度。而恆星外殼中元素的擴散下沉也很重要,假如外殼中的剩餘氦元素下沉的很深,那麼參與核聚變的氫含量就會相應變少。而假如燃料消耗得快,則恆星的壽命就會縮短。

另外一個重要的因素是恆星的氧含量,“瑪士撒拉”(HD 140283)的氧-鐵比例比預計的要高。鑑於早期宇宙中的氧並不豐富,所以這顆恆星的實際年齡確實也應該更小一些。通過這一系列測算,科學家相信“瑪士撒拉”(HD 140283)誕生在144.6億年前。現在他比之前年輕了很多,但是依然比宇宙還要老。

而2014年,科學家又進一步縮小了這個數字,確定“瑪士撒拉”誕生在142.7億年前。加上前後7至8億年的容許誤差,這顆恆星已經不再比宇宙更古老了。現在看來問題似乎已經解決了,但是實際情況可並沒有那麼簡單。

古老恆星的年齡和宇宙年齡相近這一現象,在部分科學家看來更像是科學的一個成就。它表明宇宙大爆炸理論是可信的,觀測中總會存在不確定性,因此兩者的年齡實際上是互相吻合的。

但是2019年7月在加州聖巴巴拉科維裏理論物理研究所舉行的國家宇宙學會議上,一些科學家宣稱:他們通過鄰近星系測出的宇宙年齡,要比通過宇宙微波背景測出的年齡要小很多。也就是説宇宙並非誕生在138億年前,而是誕生在114億年前。參與研究的科學家中,還包括2011年諾貝爾物理學獎得主亞當·里斯。

這一結論是基於宇宙膨脹的觀點得出的,但是最新的發現表明,宇宙膨脹的速度(哈勃常量)要比通過宇宙微波背景測出的高10%。根據宇宙微波背景測出的宇宙膨脹速度,是每百萬秒差距67.4(千米/秒),而新觀測的結果發現這個值實際上介於73和74之間。這表明今天的宇宙膨脹速度和根據早期宇宙物理學特徵吹算出的宇宙膨脹速度之間存在差異。已被接受的理論需要被重新評估,與暗物質和暗能量相關的謎團也因此變得更多。

哈勃常數越大,宇宙的年齡就越短。如果哈勃常數是67.4,那麼宇宙應該誕生在138億年前。而如果是73,甚至像一些研究顯示的那樣高達77,將表明宇宙的誕生時間就不會小於127億年前。如果是這樣,那麼“瑪士撒拉”(HD140283)就再一次比宇宙還要古老了。

更有甚者,2019年的一個新研究結果表明,哈勃常數可能是82.4,那麼宇宙誕生距今則只有114億年。一些科學家認為要解決這一問題,還要看宇宙學如何發展。那些觀測宇宙學家一定是疏忽了一些東西,以至於製造了這一悖論。

也許在宇宙學動力理論中存在一些空缺,比如“暗能量”的強度,“暗能量”是宇宙膨脹的第一推力,恆星瑪士撒拉的出現,雖然導致了宇宙的神秘感進一步擴大,但卻讓我們對宇宙的運作方式有了更深入的理解。並將促使人類在之後的時間裏去尋求更接近。