1609年,伽利略將世界上第一臺天文望遠鏡指向了宇宙深空,從此之后,人類對宇宙的認知就開始迅速增加,時至今日,人類已經通過大量的宇宙觀測數(shù)據(jù),建立起了一套較為完整的宇宙學,并以此來描述宇宙的過去、現(xiàn)在以及未來。
然而宇宙的神秘卻遠超人類的想象,以至于宇宙中有不少的現(xiàn)象,人類的宇宙學都無法給出完美的解釋,比如說在190光年外,就有一顆“不該存在的恒星”,挑戰(zhàn)著人類的宇宙學。
這顆恒星在天空中位于天秤座,除了“HD 140283”這個沒啥辨識度的編號之外,它還被人們稱為“瑪士撒拉星”。
瑪士撒拉是《圣經》中記載的一個非常長壽的人,人們將這顆恒星以此命名,其原因當然也是因為它很長壽,具體有多長壽呢?說出來你可能不信,如果按照人類的宇宙學來講,那么它可能比宇宙還要古老。
時間來到2000年,天文學家在根據(jù)依巴谷衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)計算相關恒星的年齡時,意外發(fā)現(xiàn)了一顆“不該存在的恒星”(也就是瑪士撒拉星),計算結果顯示,它的年齡居然可以高達160億年,而根據(jù)人類的宇宙學,宇宙的年齡也只有138億年。
看到這里相信大家一定會比較好奇,天文學家到底是怎么計算出一顆恒星的年齡的?我們不妨來簡單了解一下。
宇宙中恒星的演化速度都異常緩慢,以人類的視角來看,往往幾個世紀都無法觀測到恒星的任何變化,為了探尋恒星的演化規(guī)律,天文學家不得不采用統(tǒng)計的方法,他們以恒星的表面溫度或光譜類型為橫軸,以恒星的絕對星等或光度為縱軸,將已經觀測到的恒星標識在其中,于是就有了“赫羅圖”(Hertzsprung–Russell diagram)。
通過“赫羅圖”可以分析出,雖然宇宙中的恒星多得難以計數(shù),但是它們的演化卻是很有規(guī)律的,標識的恒星越多,這個規(guī)律就越明顯,在經過長時間的積累之后,天文學家只需要測量出某一個恒星的表面溫度或光譜類型,以及絕對星等或光度,就可以根據(jù)“赫羅圖”來判斷出它的類型和當前所處的演化階段。
在此基礎上,天文學家只需要測量出構成恒星的氫和氦的相對豐度,以及恒星的質量(注:恒星的質量決定了恒星演化過程及其內部核聚變的速率),就可以利用已知的恒星演化模型進行擬合,進而計算出恒星的年齡。
言歸正傳,在發(fā)現(xiàn)瑪士撒拉星這顆“不該存在的恒星”之后,天文學家認為,這應該是因為觀測數(shù)據(jù)不夠全面的原因,在接下來的日子里,他們利用來自哈勃望遠鏡、蓋亞衛(wèi)星等觀測設備的數(shù)據(jù)對其進行了更加全面和深入的分析。
隨著相關研究工作的持續(xù),瑪士撒拉星的年齡范圍也在不斷地縮小,在2018年的時候,天文學家給出了他們的最終研究結果:瑪士撒拉星的年齡為139(±7)億年。
很明顯,這個研究結果仍然在挑戰(zhàn)著人類的宇宙學,因為它存在著一個7億年的誤差,也就是說,瑪士撒拉星的年齡最低為132億年,最高則可達到146億年,這就意味著,它依然可能是一顆比宇宙還要古老的恒星。
值得注意的是,宇宙年齡的估算有一個重要的依據(jù)——哈勃常數(shù)(Hubble constant),我們可以簡單地理解為,哈勃常數(shù)是一個表征宇宙膨脹速率的一個常數(shù),如果我們測量出來的哈勃常數(shù)越小,宇宙的年齡就越大,反之亦然。
在過去的日子里,天文學家將哈勃常數(shù)取值為67.66±0.42(km/s)/Mpc(這個數(shù)值是根據(jù)普朗克衛(wèi)星對宇宙微波背景的觀測數(shù)據(jù)計算出來的),并據(jù)此計算出宇宙的年齡大約為138億年。
然而在2019年的一項研究結果卻顯示,利用引力透鏡效應的觀測數(shù)據(jù)表明,哈勃常數(shù)的值應該約為82.4(km/s)/Mpc,據(jù)此計算,宇宙的年齡就只有大約114億年。可以看到,如果這項研究最終得到驗證,那么就算瑪士撒拉星的年齡取值為最低(132億年),也比宇宙古老得多。
為什么會這樣呢,難道瑪士撒拉星是來自上一代宇宙的恒星嗎?其實不然,對于這種情況,天文學家們普遍認為,這應該是因為人類對宇宙的觀測水平還不夠高,或者人類的宇宙學還存在著不足甚至錯誤,畢竟對于人類而言,宇宙中還存在著太多的未知。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關注我們,我們下次再見。