1912年位於美國加利福尼亞的威爾山望遠鏡,發現一顆比較奇特的恒星,編號為:HD140283,其距離大約190光年,說奇特是因為它的速度非常快,時速達到了130萬公裏。
而同是恒星的太陽,圍繞銀河系的運動速度大約是其一半左右,為72萬公裏/時。然而,在測算它的年齡時,發現一件更加奇怪的事情,那就是發現這顆恒星非常古老,年齡達到了180億歲。
在當時那個年代,還沒有宇宙大爆炸理論,人類對宇宙的探索也開始不久。在當時人的認知中,宇宙就是一個無限接近古老的空間,也沒有宇宙年齡的概念。所以,180億歲的恒星,在當時也是一個可以接受的結果。
由於HD140283是當時發現最古老的恒星,所以就以西方記載中最長壽的人物來對其命名,最終取名為 瑪土撒拉星 ,這就好比,我們如果發現一顆最古老的恒星,以中國最長壽的人物來進行命名的話,一定是彭祖星了。
如果沒有後面一件事的話,那麽,宇宙各星系和恒星也就相安無事,都在各自軌域上執行,但是一個人的出現,打破了宇宙間難得的寧靜,開始了一場曠日持久的爭論。這個人就是 艾德溫 · 哈伯 ,由於他的出現,就讓瑪土撒拉星與這片宇宙有些格格不入,有些不像這個宇宙的恒星了。
宇宙大爆炸理論提出,瑪土撒拉星竟然比宇宙年齡還古老
1922年,美國天文學家哈伯開始觀測宇宙間的紅移現象,他在1929年對這些發現進行了總結,其結論便是:不論從哪個方向來看,遠處的星系正在急速離開我們(紅移現象),而進出的星系正在向我們靠近(藍移現象)。這就意味著,宇宙正在不斷的膨脹。
如果根據這個現象進行推斷的話,那麽宇宙在100-200億年的某一刻,它們都應該聚集在同一個地方。由於宇宙大爆炸理論在當時太過驚世駭俗了,所以,哈伯的最後一層窗戶紙沒有捅破,只是暗示了宇宙應該起源於一場大爆炸。
當愛因斯坦聽到這件事後,感覺非常驚訝,特意跑到哈伯工作的韋遜天文台,在哈伯的親自陪同下。愛因斯坦承認自己之前的研究的錯誤,並且肯定了哈伯總結的正確性。
1946年,美國天體物理學家,在哈伯的基礎上,正式提出了宇宙大爆炸理論,認為宇宙之前是一個無限小的奇異點,但是質素卻無限大,在140億年前終於爆炸,向四處擴散開來,也就形成了今天的宇宙。
後來,根據宇宙微波背景輻射遺留下來的余熱,透過其溫度和密度漲落,最終推算出宇宙的年齡在137.99 ± 0.21 億年,也就是如今說的宇宙年齡是138億歲。
宇宙大爆炸理論在提出後,由於太過驚世駭俗,一時之間讓人很難接受這個理論,但是在眾多的天文物理學家對宇宙的觀測中,發現宇宙執行的規律,也符合大爆炸理論,隨後,宇宙大爆炸理論也成為宇宙形成的主流觀點,而宇宙138億歲的年齡也就被確定了下來。
但是宇宙年齡被確定下來後,那麽瑪土撒拉星以其180億歲的年齡,就顯得非常格格不入了,因為這就是一個悖論,在宇宙大爆炸未形成之前,是不可能誕生恒星,但是這顆恒星的年齡卻又比宇宙的年齡古老。
這一下子,把當初的科學家們大腦的CPU都幹燒了,那麽在宇宙大爆炸理論和瑪土撒拉星年齡上,起碼有一個是錯誤的。
要麽是瑪土撒拉星的年齡計算出現錯誤,要麽就是宇宙大爆炸理論是錯誤的,不可能兩者同時都存在的情況。就像一個人,無法比他爺爺的年齡還要年長,如果存在,要麽這個人的年齡是假的,要麽他的爺爺就是假的。
既然當時的科學家們都接受了宇宙大爆炸理論,那麽就只有一種可能,那就是瑪土撒拉星的年齡推算有問題了。
那麽恒星的年齡是如何推算的,為何會得出180億這個比宇宙年齡還要大的數碼呢?
瑪土撒拉星的年齡問題該如何解決呢?
恒星雖然是一個天體,但是其也逃脫不了一個規律,那就是有生,就有死亡。而從生到死之間的這段過程,就是恒星演化的過程。演化不同的時間點,就是恒星的不同年齡階段。
而在恒星演化過程中,其光譜、亮度、顏色和自轉速度等都會表現出不同的特征,然後根據大量的觀測數據和一系列復雜的運算,就可以判斷出恒星的年齡了。
在發現瑪土撒拉星以後,從1912-2000年,接近一個世紀,人們對於瑪土撒拉星的年齡問題,始終沒有解決,也就是在這一個世紀裏,它的年齡都是180億歲。
這一方面受制於當時的觀測儀器,另外一方面,也是沒有更加精確的計算方法來測試瑪土撒拉星的準確年齡。
雖然後來的宇宙大爆炸理論發展得如火如荼,但是人們好像選擇性的忘記了瑪土撒拉星的存在,只要它的存在,就如同一根刺一樣紮在宇宙學家的心頭。
然而,有關瑪土撒拉星的年齡問題,是一個無法繞過去的坎,必須要解決,否則的話,建立在宇宙大爆炸理論上的研究,始終有個瑕疵的存在。
2000年,人類觀測器材和計算手段相對於一個世紀前,已經有了很大的進步,歐洲天文局決定對瑪土撒拉星進行一次細致的觀測,以便推算出其準確的年齡,經過長時間的推測和分析,最終確定瑪土撒拉星的年齡是錯的,不是180億歲,而是160億歲。
雖然把瑪土撒拉星的年齡縮小了20億歲,但是其意義並不是很大,因為其並未過138億年的這個坎,這種年齡悖論依然存在。
這件事情又過去了十幾年時間,賓夕法尼亞大學的天文學家霍華德·邦德和其團隊,決定再次嘗試,看坎能否把瑪土撒拉星的年齡精確一些。
他仔細梳理了哈伯太空望遠鏡從2003-2011年,8年間的所有的恒星數據,對比它們之間微小的差異,最終他們得出了結論,那就是瑪土撒拉星的年齡不是160億歲,而是145億歲左右,這個年齡,相較於2000年測算的數據,減少了15億年。
但是與十幾年前一樣,也沒有過宇宙年齡138億年這個坎,但是在霍華德看來,145億年這個數碼與宇宙年齡並不沖突,在他看來有個正負8億年的誤差也很正常,完全符合宇宙誕生後的瑪土撒拉星年齡下限。
但是他的這個說法,受到許多天體物理學家的質疑,這其中最具代表性的就是英國伯明翰大學的物理學家羅拔·馬修斯,他的意思非常明確,本來宇宙年齡就存在誤差,宇宙實際年齡就比138億年小,取了138億歲的俄上限。
而瑪土撒拉星的實際年齡在往低的預估情況下,還要減去8年左右,到其最低的下限,這本來就非常不合理。這就像一個人有1.4億,而另外一個人有0.5億,在四舍五入之下,都變成了一個億,就說兩個人是一樣多的,但是實際情況相差了3倍左右。
所以,在馬修斯看來,霍華德對於瑪土撒拉星145億歲符合宇宙138億年齡的說法,完全是一個荒謬俄說法,不是一個讓人滿意的結果。
本來就為了瑪土撒拉星年齡爭論不休的時候,誰知道,有關宇宙年齡的問題,又出問題了,這是一波未平,一波又起了。
宇宙年齡出問題,瑪土撒拉星年齡問題將會更加尷尬了
在提出宇宙大爆炸理論後很長一段時間後,人們對於宇宙的年齡估算都是138億年左右,然而在2019年的一次宇宙學家大會上。
宇宙年齡是138億歲的估算受到了質疑,而這次質疑的不是別人,而是2011年的諾貝爾物理學獎得主亞當·裏斯,他主要成就是1998年,發現了暗能量加速了宇宙的膨脹速度。
根據裏斯的結論,由於宇宙是加速膨脹的,而不是減速膨脹的,這一加一減之下,宇宙實際的年齡就有很大的誤差,也就是說宇宙的實際年齡可能沒有138億歲,可能要少個幾億年到十幾億年之多。
實際上,在很早以前,天文學家就已經開始對宇宙年齡的問題提出了質疑,根據當時對哈伯太空望遠鏡的觀測數據,其觀測數據就與微波背景輻射觀測的數據存在出入。
兩者的數據都沒有問題,但是卻得到宇宙膨脹速度不同的結果,這個也被稱為「韋伯張力」,由於膨脹速度不同,這也對宇宙年齡出現了誤差。
早先的時候,科學家們認為可能是哈伯太空望遠鏡的誤差太大,畢竟其是1990年發射,那是時候的科學技術水平還不是很高,所以存在一定的誤差也合理。
但是,隨著2021年韋伯太空望遠鏡發射深空,人們期望韋伯拍攝回來的數據能夠解決這個問題,但是韋伯傳回的數據,不僅沒有消除這個問題,而且還證實了哈勃望遠鏡當初數據的正確性。
那麽,宇宙的年齡問題就出現了很大的爭議,其有可能比如今的年齡更小,那麽有關瑪土撒拉星的年齡問題將會更加尷尬了。
而瑪土撒拉星的年齡問題,也是如今無法解決的問題,只要它存在一天,那麽宇宙大爆炸理論就會如一根刺卡著在,始終無法存在瑕疵。
那麽有關宇宙年齡,也就是宇宙大爆炸理論,和瑪土撒拉星年齡方面一定有一方是錯的,但是大多數天文學家更加偏向於大爆炸理論有問題,相對於宇宙年齡來說,觀測一顆190光年外的恒星更加簡單,數據也更加準確,而觀測宇宙和推算宇宙年齡,將要復雜很多。
對於138億歲的宇宙和145億歲的瑪土撒拉星,你更支持哪一個呢?