一颗有140亿年历史的恒星,为什么比宇宙138亿年的年龄还大?

一颗有140亿年历史的恒星,为什么比宇宙138亿年的年龄还大?

作者:文/虞子期

在天气晴好和能见度高的夜晚,我们可以在天空中看到许多看似固定的发光点,也就是大家常说的星星。其实,它们中的大多数都位于地球所在的银河系中,正是遥远的距离导致了这样的视觉误差。就恒星的本质而言,其实就是球形的发光等离子体在引力的作用下聚集,具有不同星体特征的它们,一般拥有50万年到1万亿年的生命周期。但恒星HD 140283却挑起了一个令人疑惑的太空之谜,因为,我们的宇宙具有大约138亿年左右的历史,而这个恒星的年龄却可能已经超过了140亿年。那么,宇宙中为何会存在一颗比其本身年龄更大的恒星,该星球又具有哪些与众不同的星体特征?

古老恒星HD 140283是一颗怎样的星球

被称为Methuselah的恒星HD 140283,大约与我们的地球相距190光年,科学家们一直在观测这颗位于天秤座中的古老恒星。经过一百多年来的观测和了解,我们知道了它穿越天空时的速度可以达到每小时130万公里,并成为了宇宙中已知最古老的恒星。事实上,恒星HD 140283是一颗处于巨星和主序星之间的临界天体,主要由氦和氢构成的它,也是一颗金属贫乏的次巨星,该星球中铁的含量甚至还不及太阳的1%。

早在2000年的时候,欧洲航天局的科学家们就估算出这颗恒星的年龄在160亿年左右,然而,这个让人惊讶的分析结果却让我们所有人都困惑不已。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不过拥有138亿年左右的历史,古老恒星的年龄和宇宙年龄之间产生了太大的差异。为何本应更早出现的宇宙,却变得比这颗奇异的恒星更加年轻?虽然,其几乎不含铁的星体构成说明了,该星球的诞生时间至少早于铁在宇宙中变得常见之前,但想要早诞生20亿年却几乎没有可能。

如何解开恒星HD 140283的准确年龄之谜

为了验证恒星HD 140283的年龄推算是否有误,科学家们对11组在2003到20111年的观测结果进行了详细研究,在哈勃太空望远镜的精细制导传感器所捕获的数据中,包含了恒星的能量输出情况、距离和位置等重要信息。而该恒星的年龄确定,则结合了光度学测量、光谱学和视差,恒星 HD 140283年龄的不确定性,便主要是由其中的距离因素所导致。准确的距离测量值会在计算恒星的年龄时起到重要作用,距离值和光度之间存在着密不可分的关系,而当光度越强的时候,便意味着该恒星的年龄更年轻。

科学家们为了寻找视差效应,对恒星HD 140283持续进行了6个月的观察,通过地球轨道运动而导致其位置的偏移,科学家们知道了更准确的距离信息。与此同时,这颗古老恒星中氧气的含量也会影响对其年龄的判断,而星球中实际的“氧铁”含量超过了研究人员的预期,这也意味着该恒星的年龄应该更低才合理。最后,科学家们将HD 140283的年龄定为140亿年左右,虽然这样的生命长度已然超过了我们宇宙本身的年龄,但研究人员给出了可能存在8亿年的不确定性年龄差。尽管,这样的结果似乎也并不是足够完美,但这却使宇宙的年龄和恒星HD 140283的年龄更兼容。

宇宙的衍生年龄和恒星HD 14028之间的年龄差

就像刚刚提到的这样,恒星HD 14028的测算年龄与宇宙的衍生年龄之间存在了明显差异,而从某种程度上来说,误差中存在重叠的那一部分,便可以说明恒星年龄和宇宙年龄之间的冲突。当通过宇宙微波背景确定的宇宙年龄,与恒星的可能年龄发生冲突时,科学家们要解决发生这种冲突的方式,只有将两者的误差缩小到极限。其实,科学家们的任何研究结果都可能会存在一些误差,而这样的差异性可能存在随机性或系统误差。但随着恒星HD 140283年龄的不断下调,再加上不确定可能带来的8亿年时间误差,所以,宇宙的138亿年龄值,已经处于恒星HD 140283年龄的误差范围之内。

与数十年前相比,由于科学家们对宇宙事件中的不确定有了更多的了解,因而计算出的天体年龄相对比较一致,再也没有出现过年龄可超过180亿年的古老恒星。事实上,那些诞生时间很早的恒星的年龄,不可避免地会与我们的宇宙年龄之间存在较高的相似性,但它们都是宇宙大爆炸事件的最好证据之一。尽管,关于宇宙和位于其中的天体的年龄,仍有许多问题尚未解决,比如,距离较近的星系数据,也说明了宇宙的年龄和微波背景确定的年龄存在误差,但这一切都会在之后的时间里得到进一步确认。

为什么一颗恒星可以拥有超过140亿年的历史

为什么宇宙中会存在一颗看上去更加古老的恒星?其实,这样的数据结果背后蕴藏了诸多因素,不管是现有宇宙学动力学中存在的空白、驱动宇宙膨胀的主要动力暗物质,还是那些科学家还未了解到的可能对观测带来误差的来源,都可能导致我们在确定某个物体年龄的时候有一定范围的不确定性。并且,我们现在遇到的年龄误差问题,或许正是暗能量也会随着时间而发生变化的表现,从而导致了变化率的加速反应。而引力的基本性质便与这种可能性存在观念上的吻合,所以,科学家们对引力波所进行的新研究,或许可以帮助解决当下存在的悖论。

为了解决这样的现状,我们不能再依靠超新星、造父变星或宇宙微波背景等物体的检测来进行哈勃常数的测量,而需要对在时空结构中引起涟漪的“死星”进行研究。当然,要对引力波进行测量并不是一件易事,该过程需要收集到成对中子星之间发生碰撞的数据,利用的是事件发生的时候会发射出可见光,从而确定目标星体相对于地球的移动速度值。在对引力波进行分析后得出实际距离,从速度和距离的结合得出哈勃常数的测量值,并且,通过这种方式测得的值应该会相对更加准确。恒星HD 140283的出现,虽然导致了宇宙的神秘感进一步扩大,但却让我们对宇宙的运作方式有了更深入的理解,并将促使人类在之后的时间里去寻求更接近事实的答案。

© 2019 爱讯头条 秀色女神

京ICP证140141号