
100多年来,天文学家一直在观察一颗好奇的恒星,距离地球在星座中天秤座。它以80万英里 /小时的速度(每小时130万公里)迅速穿越天空。但是比这更有趣的是,HD 140283(或众所周知的Methuselah)也是宇宙最古老的明星之一。
2000年,科学家试图通过观察到通过欧洲航天局(ESA)Hipparcos卫星,估计年龄为160亿年。这样的数字令人震惊,也令人困惑。正如宾夕法尼亚州立大学的天文学家霍华德·邦德(Howard Bond)指出的那样,宇宙的年龄(根据宇宙微波背景的观察确定)已有138亿年的历史。他说:“这是严重的差异。”
以表面上的价值,这位明星的预测年龄提出了一个重大问题。星星怎么会比宇宙大?或者,相反,宇宙怎么会年轻?当然很明显Methuselah- 据说据说是在圣经中去世的圣经族长,这使他成为圣经中所有人物中最长的人 - 很古老,因为金属贫困的子巨头主要由氢和氦气制成,并且含有很少的铁。它的构图意味着在铁变得司空见惯之前,恒星一定已经成为。
但是超过20亿年的环境?当然,这是不可能的。
仔细观察Methuselah的时代
邦德和他的同事们将自己弄清楚了160亿个最初数字是否准确的任务。他们仔细研究了2003年至2011年之间通过的11种观察结果。哈勃太空望远镜,记下恒星的位置,距离和能量输出。在获取视差,光谱和光度法测量值时,可以确定更好的年龄感。
邦德对所有空间说:“ HD 140283年龄的不确定性之一是恒星的确切距离。” “重要的是要正确确定这一点,因为我们可以更好地确定它的亮度,从那时起,固有的亮度越大,恒星年龄越大。我们正在寻找视差效应,这意味着我们相距六个月,以寻找由于地球的轨道运动,这告诉了我们的距离,这告诉了我们的距离。”
在理论建模中也有不确定性星星他说,例如核心中核反应的确切速率以及元素在外层中向下扩散的重要性。他们研究了剩下的想法氦扩散到核心的深度更少氢通过核融合燃烧。使用燃料更快,年龄降低。
“另一个重要的因素是所有事物的数量氧在恒星中,邦德说。HD140283的氧气比高于预测的氧气比,并且由于氧气在宇宙中不丰富数百万年,因此它再次指出了该星的年龄较低。
邦德和他的合作者估计HD 140283的年龄为144.6亿年,这显着降低了先前声称的160亿年。但是,这还超过了宇宙本身的年龄,但是科学家构成了8亿年的残留不确定性,邦德说,这使这位恒星的年龄与宇宙年龄,即使这并不是完全完美的。
有关的:星级测验:测试您的出色智能
“像所有测得的估计一样,它均遇到随机和系统的错误,”英国伯明翰阿斯顿大学的物理学家罗伯特·马修斯(Robert Matthews)说,他不参与该研究。 Matthews说:“误差线的重叠表明与宇宙年龄确定发生冲突的可能性。” “换句话说,恒星的最佳支撑时代与宇宙的衍生时代相抵触[由宇宙微波背景],只能通过将错误栏推向其极限限制来解决冲突。”
进一步的改进使HD 140283的年龄越来越多。 2014年后续研究将恒星的年龄更新到142.7亿年。邦德说:“得出的结论是,年龄大约是140亿年,而且,如果包括所有不确定性来源(无论是在观察测量和理论建模中,误差)大约是700亿年或8亿年,所以没有冲突,因为1380亿年在星空误栏中。”
仔细研究宇宙的时代
对于邦德而言,宇宙时代与这个古老的附近恒星的相似之处(这两者都是由不同的分析方法决定的)是“令人惊叹的科学成就,它为人物提供了非常有力的证据大爆炸他说,“宇宙的情况”说,最古老的恒星年龄的问题要比1990年代的恒星年龄接近180亿年,或者在一个案例中是200亿年。”邦德说。
然而,马修斯认为这个问题尚未解决。 2019年7月,在加利福尼亚州圣塔芭芭拉(Santa Barbara)的卡夫利理论物理学研究所举行的国际顶级宇宙学家会议上,天文学家对研究宇宙的年龄不同的研究感到困惑。他们正在研究对附近的星系的测量值,这些星系表明,与宇宙微波背景确定的年龄相比,宇宙年轻了数亿年。
有关的:文明大爆炸:10个惊人的起源事件
实际上,宇宙估计2013年的宇宙辐射的详细测量值可能还不到138亿年。研究背后的一员是马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的诺贝尔奖获得者亚当·里斯(Adam Riess)。
结论是基于扩展宇宙,如埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在1929年所示。这是大爆炸的基础 - 理解是,曾经有一种热密度的状态爆发出来,伸展空间。它表明一个应该可以测量的起点,但是新的发现表明,膨胀率实际上比普朗克建议的膨胀率高约10%。
的确,普朗克团队确定,每兆帕省每秒的膨胀速率为每秒67.4 km,但是对宇宙的膨胀速率的最新测量指向值为73或74的值。这意味着测量宇宙的测量值是今天宇宙迅速扩展的速度与基于早期宇宙物理学的快速扩展的速度之间的差异,这是有差异的。这导致了对公认理论的重新评估,同时也表明仍然有很多东西要了解暗物质和暗能量,被认为是这个难题的背后。
哈勃常数的较高值表示宇宙的年龄较短。每兆帕省每秒67.74 km的常数将导致138亿年的年龄,而73岁或什至77个研究表明的73岁中的一个年龄将表明一个年龄不超过127亿年。这是一个不匹配,再次表明HD 140283比宇宙更古老。此后,它也被2019年发表在《期刊》上发表的一项研究所取代科学这提出了一个哈勃常数为82.4,这表明宇宙的年龄仅为114亿年。
马修斯认为答案在于更大的宇宙学改进。 “我怀疑观察宇宙学家他错过了创造这种悖论的东西,而不是恒星的天体物理学家,”他说,指出,恒星的测量可能更准确。“这并不是因为宇宙学家以任何方式都更加努力,而是因为宇宙的年龄确定宇宙的确定性更高,而且可以说是更棘手的观察和理论上的不确定性,而不是明星。”
那么,科学家将如何解决这个问题?
是什么使宇宙可能看起来比这个特定恒星年轻?
马修斯说:“有两种选择,科学的历史表明,在这种情况下,现实是两者的混合。” “在这种情况下,这将是尚未完全理解的观察误差的来源,以及宇宙动力学理论的一些差距,例如黑暗能量的力量,这是宇宙扩张的主要驱动力已有数十亿年了。”
他建议当前的“年龄悖论”反映了黑暗能量的时间变化,因此加速率的变化可能性 - 理论家发现的可能性可能与关于关于基本性质的想法兼容重力,例如所谓的因果集理论。新研究引力波马修斯说,可以帮助解决悖论。
为此,科学家会看着成对死星形成的时空结构的涟漪,而不是依靠宇宙微波背景或对附近物体的监视(例如CSPEID变量和超新星测量哈勃常数 - 前者的速度为每秒67 km /秒,而后者的速度为73。
麻烦是,鉴于它们仅在2015年首次直接检测到引力波并不是一件容易的事。但是据纽约Flatiron Institute的天体物理学家Stephen Feeney表示,在接下来的十年中,可以取得突破。这个想法是从对之间的碰撞中收集数据中子星这些事件使用可见光来找出它们相对于地球的移动速度。它还需要分析所得的重力波,以实现距离的想法 - 这两者都可以结合起来,以测量应该是最准确的哈勃常数。
HD 140283时代的奥秘正在导致更大,更科学的复杂事物,从而改变了人们对宇宙工作原理的理解。
Matthews说:“对悖论的最可能解释是我们对宇宙扩张动力的理解,这是一些被忽视的观察效应和/或一些很大的东西。”恰恰是“某事”是什么,一定会使天文学家在一段时间内受到挑战。
其他资源: