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“玛士撒拉星”之谜:宇宙中怎么会有比宇宙本身还要古老的恒星?

在天空中的天秤座方向,距离我们大约200光年的位置上,有一颗被编号为“HD 140283”的恒星,除了这个编号之外,它还有一个别称——“玛士撒拉星”(Methuselah Star),需要知道的是,“玛士撒拉”是圣经中的一个寿命高达969岁的人物,所以从这个别称就可以知道,它是一颗“高寿”的恒星。

“HD 140283”的质量约为太阳的0.81倍,半径约为太阳的2.04倍,是一颗即将进入巨星阶段的亚巨星,这颗恒星的视星等约为7.2等,现在的我们,只需要用普通的天文望远镜就可以看到它。

早在1912年的时候,“HD 140283”就被天文学家发现了,随后的观测数据表明,这颗恒星几乎全是由氢和氦构成,而这也就意味着,这是一颗非常古老的恒星,这是因为在早期宇宙中,比氢和氦更重的元素极为稀有,基本上都是氢和氦这两种元素。于是这颗古老的恒星就成了天文学家的重点关注对象,但由于观测水平的限制,它的具体年龄却迟迟没有估算出来。

直到2000年,天文学家才利用欧空局的“依巴谷高精视差测量卫星”传回的数据,首次估算出“HD 140283”形成于大约160亿年前,随后这颗异常“高寿”的恒星就有了“玛士撒拉星”这个别称。可以看到,这样的估算结果是令人非常困惑的,毕竟宇宙都“只是”形成于大约138亿年前,宇宙中怎么会有比宇宙本身还要古老的恒星呢?

为了解开“玛士撒拉星”之谜,一个由宾夕法尼亚州立大学的天文学家霍华德.邦德(Howard Bond)带领的研究团队,仔细分析了哈勃太空望远镜在2003到2011年期间的观测数据,并通过考证多种不同的科学测量方法,最终将“玛士撒拉星”的年龄估算为139亿年。

(↑哈勃太空望远镜)

可以看到,即使按照这样估算结果,“玛士撒拉星”仍然是一颗比宇宙本身还要古老的恒星,这应该怎么解释呢?对此,该研究团队给出的解释是,此次估算结果存在7亿年的不确定范围,也就是说,以这样的范围,“玛士撒拉星”的年龄最低可以低至132亿年,这就不会与宇宙的年龄发生冲突。

但并不是所有人都认同这种说法,例如伯明翰阿斯顿大学的物理学家罗伯特·马修斯(Robert Matthews)就对此提出了质疑,他的质疑可以简单地概括为:这个所谓的“不确定范围”既可以是“减法”,也可以是“加法”,而“玛士撒拉星”的年龄则必须做“减法”才不会与宇宙的年龄发生冲突,这就显得很是勉强。

不过在没有更好的解释之前,霍华德.邦德带领的研究团队,也勉强可以算是对“玛士撒拉星”之谜进行了解释。然而随着观测水平的日益提升,新的问题又出现了,因为天文学家发现,宇宙很可能比之前估算的更“年轻”。

简单来讲,宇宙年龄的计算来源于宇宙膨胀这一现象,现在我们观测到的宇宙一直在膨胀,如果我们将时间回溯(就像影片倒放一样),那么宇宙就变成了一种持续收缩的状态,其状态也会发生相应的变化,比如说密度和温度会越来越高,这可以通过相关的理论来进行描述。

假如我们将时间一直回溯,那么到了过去的某一时间点,宇宙就会处于一种极为致密且高温的状态,如果继续回溯,那宇宙的状态就无法用任何理论描述了,而这个时间点,就可以被认为是宇宙最初诞生的时间。

在计算宇宙年龄时,“哈勃常数”是一个重要的参数,它描述了宇宙膨胀的速率,在2013年的时候,天文学家通过普朗克太空望远镜对宇宙微波背景辐射的数据计算出,“哈勃常数”的数值为67.80(±0.77)公里/秒/百万秒差距。

(↑普朗克太空望远镜)

这里的“百分秒差距”是一个距离单位,换算下来大约是326万光年,这个数值的意思可以简单地理解为,宇宙中的那些遥远的天体与我们之间的距离每增加326万光年,其因为宇宙膨胀而远离我们的速度就会增加大约67.8公里,“宇宙年龄约为138亿年”这种广为流传的估算结果,其实就是基于这个数值。

然而近些年来,天文学家通过各种不同的新方法测量出,“哈勃常数”很可能比之前认为的更大,其估算值基本上都在74左右,最高可以达到82.4左右,显而易见的是,“哈勃常数”越大,宇宙膨胀的速率就越快,其年龄也就越小,根据天文学家的计算,如果将“哈勃常数”取值为74,那宇宙的年龄就大约是127亿年,而如果取值为82.4的话,宇宙的年龄更是可以低至114亿年。

由此可见,根据这样的计算结果,那么就算“玛士撒拉星”的年龄是132亿年,它同样也比宇宙本身还要古老,所以从这方面来讲,这个谜团依然没有解开。

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