1912年位于美国加利福尼亚的威尔山望远镜,发现一颗比较奇特的恒星,编号为:HD140283,其距离大约190光年,说奇特是因为它的速度非常快,时速达到了130万公里。
而同是恒星的太阳,围绕银河系的运动速度大约是其一半左右,为72万公里/时。然而,在测算它的年龄时,发现一件更加奇怪的事情,那就是发现这颗恒星非常古老,年龄达到了180亿岁。
在当时那个年代,还没有宇宙大爆炸理论,人类对宇宙的探索也开始不久。在当时人的认知中,宇宙就是一个无限接近古老的空间,也没有宇宙年龄的概念。所以,180亿岁的恒星,在当时也是一个可以接受的结果。
由于HD140283是当时发现最古老的恒星,所以就以西方记载中最长寿的人物来对其命名,最终取名为 玛土撒拉星 ,这就好比,我们如果发现一颗最古老的恒星,以中国最长寿的人物来进行命名的话,一定是彭祖星了。
如果没有后面一件事的话,那么,宇宙各星系和恒星也就相安无事,都在各自轨道上运行,但是一个人的出现,打破了宇宙间难得的宁静,开始了一场旷日持久的争论。这个人就是 埃德温 · 哈勃 ,由于他的出现,就让玛土撒拉星与这片宇宙有些格格不入,有些不像这个宇宙的恒星了。
宇宙大爆炸理论提出,玛土撒拉星竟然比宇宙年龄还古老
1922年,美国天文学家哈勃开始观测宇宙间的红移现象,他在1929年对这些发现进行了总结,其结论便是:不论从哪个方向来看,远处的星系正在急速离开我们(红移现象),而进出的星系正在向我们靠近(蓝移现象)。这就意味着,宇宙正在不断的膨胀。
如果根据这个现象进行推断的话,那么宇宙在100-200亿年的某一刻,它们都应该聚集在同一个地方。由于宇宙大爆炸理论在当时太过惊世骇俗了,所以,哈勃的最后一层窗户纸没有捅破,只是暗示了宇宙应该起源于一场大爆炸。
当爱因斯坦听到这件事后,感觉非常惊讶,特意跑到哈勃工作的威尔逊天文台,在哈勃的亲自陪同下。爱因斯坦承认自己之前的研究的错误,并且肯定了哈勃总结的正确性。
1946年,美国天体物理学家,在哈勃的基础上,正式提出了宇宙大爆炸理论,认为宇宙之前是一个无限小的奇点,但是质量却无限大,在140亿年前终于爆炸,向四处扩散开来,也就形成了今天的宇宙。
后来,根据宇宙微波背景辐射遗留下来的余热,通过其温度和密度涨落,最终推算出宇宙的年龄在137.99 ± 0.21 亿年,也就是如今说的宇宙年龄是138亿岁。
宇宙大爆炸理论在提出后,由于太过惊世骇俗,一时之间让人很难接受这个理论,但是在众多的天文物理学家对宇宙的观测中,发现宇宙运行的规律,也符合大爆炸理论,随后,宇宙大爆炸理论也成为宇宙形成的主流观点,而宇宙138亿岁的年龄也就被确定了下来。
但是宇宙年龄被确定下来后,那么玛土撒拉星以其180亿岁的年龄,就显得非常格格不入了,因为这就是一个悖论,在宇宙大爆炸未形成之前,是不可能诞生恒星,但是这颗恒星的年龄却又比宇宙的年龄古老。
这一下子,把当初的科学家们大脑的CPU都干烧了,那么在宇宙大爆炸理论和玛土撒拉星年龄上,起码有一个是错误的。
要么是玛土撒拉星的年龄计算出现错误,要么就是宇宙大爆炸理论是错误的,不可能两者同时都存在的情况。就像一个人,无法比他爷爷的年龄还要年长,如果存在,要么这个人的年龄是假的,要么他的爷爷就是假的。
既然当时的科学家们都接受了宇宙大爆炸理论,那么就只有一种可能,那就是玛土撒拉星的年龄推算有问题了。
那么恒星的年龄是如何推算的,为何会得出180亿这个比宇宙年龄还要大的数字呢?
玛土撒拉星的年龄问题该如何解决呢?
恒星虽然是一个天体,但是其也逃脱不了一个规律,那就是有生,就有死亡。而从生到死之间的这段过程,就是恒星演化的过程。演化不同的时间点,就是恒星的不同年龄阶段。
而在恒星演化过程中,其光谱、亮度、颜色和自转速度等都会表现出不同的特征,然后根据大量的观测数据和一系列复杂的运算,就可以判断出恒星的年龄了。
在发现玛土撒拉星以后,从1912-2000年,接近一个世纪,人们对于玛土撒拉星的年龄问题,始终没有解决,也就是在这一个世纪里,它的年龄都是180亿岁。
这一方面受制于当时的观测仪器,另外一方面,也是没有更加精确的计算方法来测试玛土撒拉星的准确年龄。
虽然后来的宇宙大爆炸理论发展得如火如荼,但是人们好像选择性的忘记了玛土撒拉星的存在,只要它的存在,就如同一根刺一样扎在宇宙学家的心头。
然而,有关玛土撒拉星的年龄问题,是一个无法绕过去的坎,必须要解决,否则的话,建立在宇宙大爆炸理论上的研究,始终有个瑕疵的存在。
2000年,人类观测设备和计算手段相对于一个世纪前,已经有了很大的进步,欧洲天文局决定对玛土撒拉星进行一次细致的观测,以便推算出其准确的年龄,经过长时间的推测和分析,最终确定玛土撒拉星的年龄是错的,不是180亿岁,而是160亿岁。
虽然把玛土撒拉星的年龄缩小了20亿岁,但是其意义并不是很大,因为其并未过138亿年的这个坎,这种年龄悖论依然存在。
这件事情又过去了十几年时间,宾夕法尼亚大学的天文学家霍华德·邦德和其团队,决定再次尝试,看坎能否把玛土撒拉星的年龄精确一些。
他仔细梳理了哈勃太空望远镜从2003-2011年,8年间的所有的恒星数据,对比它们之间微小的差异,最终他们得出了结论,那就是玛土撒拉星的年龄不是160亿岁,而是145亿岁左右,这个年龄,相较于2000年测算的数据,减少了15亿年。
但是与十几年前一样,也没有过宇宙年龄138亿年这个坎,但是在霍华德看来,145亿年这个数字与宇宙年龄并不冲突,在他看来有个正负8亿年的误差也很正常,完全符合宇宙诞生后的玛土撒拉星年龄下限。
但是他的这个说法,受到许多天体物理学家的质疑,这其中最具代表性的就是英国伯明翰大学的物理学家罗伯特·马修斯,他的意思非常明确,本来宇宙年龄就存在误差,宇宙实际年龄就比138亿年小,取了138亿岁的俄上限。
而玛土撒拉星的实际年龄在往低的预估情况下,还要减去8年左右,到其最低的下限,这本来就非常不合理。这就像一个人有1.4亿,而另外一个人有0.5亿,在四舍五入之下,都变成了一个亿,就说两个人是一样多的,但是实际情况相差了3倍左右。
所以,在马修斯看来,霍华德对于玛土撒拉星145亿岁符合宇宙138亿年龄的说法,完全是一个荒谬俄说法,不是一个让人满意的结果。
本来就为了玛土撒拉星年龄争论不休的时候,谁知道,有关宇宙年龄的问题,又出问题了,这是一波未平,一波又起了。
宇宙年龄出问题,玛土撒拉星年龄问题将会更加尴尬了
在提出宇宙大爆炸理论后很长一段时间后,人们对于宇宙的年龄估算都是138亿年左右,然而在2019年的一次宇宙学家大会上。
宇宙年龄是138亿岁的估算受到了质疑,而这次质疑的不是别人,而是2011年的诺贝尔物理学奖得主亚当·里斯,他主要成就是1998年,发现了暗能量加速了宇宙的膨胀速度。
根据里斯的结论,由于宇宙是加速膨胀的,而不是减速膨胀的,这一加一减之下,宇宙实际的年龄就有很大的误差,也就是说宇宙的实际年龄可能没有138亿岁,可能要少个几亿年到十几亿年之多。
实际上,在很早以前,天文学家就已经开始对宇宙年龄的问题提出了质疑,根据当时对哈勃太空望远镜的观测数据,其观测数据就与微波背景辐射观测的数据存在出入。
两者的数据都没有问题,但是却得到宇宙膨胀速度不同的结果,这个也被称为「韦伯张力」,由于膨胀速度不同,这也对宇宙年龄出现了误差。
早先的时候,科学家们认为可能是哈勃太空望远镜的误差太大,毕竟其是1990年发射,那是时候的科学技术水平还不是很高,所以存在一定的误差也合理。
但是,随着2021年韦伯太空望远镜发射深空,人们期望韦伯拍摄回来的数据能够解决这个问题,但是韦伯传回的数据,不仅没有消除这个问题,而且还证实了哈勃望远镜当初数据的正确性。
那么,宇宙的年龄问题就出现了很大的争议,其有可能比如今的年龄更小,那么有关玛土撒拉星的年龄问题将会更加尴尬了。
而玛土撒拉星的年龄问题,也是如今无法解决的问题,只要它存在一天,那么宇宙大爆炸理论就会如一根刺卡着在,始终无法存在瑕疵。
那么有关宇宙年龄,也就是宇宙大爆炸理论,和玛土撒拉星年龄方面一定有一方是错的,但是大多数天文学家更加偏向于大爆炸理论有问题,相对于宇宙年龄来说,观测一颗190光年外的恒星更加简单,数据也更加准确,而观测宇宙和推算宇宙年龄,将要复杂很多。
对于138亿岁的宇宙和145亿岁的玛土撒拉星,你更支持哪一个呢?