比宇宙还古老的恒星
距离地球190光年的天秤座,存在一颗十分奇怪的恒星:“HD 140283”,它也被称为玛土撒拉星,是目前人类发现的最古老的恒星之一,这颗恒星的年龄在139亿年左右,而宇宙的年龄仅为138亿年,为什么这颗恒星比宇宙的年龄还大?
恒星的演化有太多的秘密等待人类探索,早在一个世纪之前,就有科学家发现了这颗恒星,但是在2000年才有科学家针对这颗恒星进行具体的观测,当时欧洲天文局的“依巴谷卫星”发现了这颗恒星,它距离地球190光年,一开始计算出这颗恒星的年龄是160亿岁,比宇宙还要古老20亿年。
关于这颗恒星的延伸出了“年龄悖论”,在随后的研究中,一位叫做霍华德·邦德的科学家在2003年~2010年针对这颗恒星进行了针对性的研究,对比了众多数据后得出,这颗恒星的准确年龄应该是139亿年,因为距离和技术限制存在8亿年的时间误差,因此139亿这个年龄还算可以接受。
针对这颗恒星的研究分析还指出,这颗恒星已经“垂垂老矣”,即将走到生命的尽头,但是这颗恒星并不是宇宙中诞生出的第一批恒星,而是在第一批恒星死亡后诞生的第二批恒星,它并不是宇宙中最古老的恒星。
宇宙中的恒星主要由“氢元素”和“氦元素”组成,同时“氢元素”也是宇宙中最多的元素,如果把宇宙中的可见物质加在一起,至少90%是氢元素,这是因为“氢元素”是宇宙演化过程中最原始的元素,剩余的其他元素基本都是在恒星演化过程中通过核聚变反应产生,恒星的核聚变反应到铁元素时就会停止,恒星死亡后的超新星爆炸会制造出其他稀有的元素。
超新星爆发的过程中会释放大量的物质,其中大部分是原恒星中的氢元素,这些物质会形成原始的星云,在星云中孕育出新的恒星,HD 140283就是一颗这样的恒星,因为科学家发现,HD 140283并不是完全由氢和氦这样的轻元素组成,在这颗恒星中还含有少量的铁,含量大约只有太阳内部铁含量的1%。
HD 140283中含有微量的重元素,足以证明这颗恒星是第二代恒星,虽然年龄十分古老,但是并不是宇宙中最早的出现的恒星,更不可能比宇宙本身还要古老。
宇宙微波背景辐射
分析恒星的年龄,可以根据恒星的大小以及亮度,还有质量以及成分构成等多方面因素来综合考虑,那么问题来了,科学家是怎么计算出宇宙年龄的呢?
138亿年的宇宙年龄基于大爆炸理论模型,普朗克探测器提供的“宇宙微波背景辐射图”完美的验证了这个理论和宇宙的模型,因此宇宙源自于一场大爆炸,和宇宙138亿年左右的年龄几乎就是确定的事实。
在宇宙大爆炸之前,空间和时间都不存在,可见的物质和能量同样不存在,自然不可能有恒星在宇宙大爆炸之前诞生,从现在的理论分析,宇宙在大爆炸之后经历了一个暴涨和降温的过程,很长一段时间后,宇宙的环境才可能允许恒星诞生。
在宇宙诞生后的5000万到1亿年这段时间内,是最初的恒星诞生的时间,这个阶段诞生出的超大质量恒星,会快速的释放能量,随后引发一场超新星爆炸,HD 140283这颗恒星就是在某一颗最古老的恒星死亡后留下物质中诞生的二代恒星。
目前HD 140283内核中的氢已经已经要被耗空,随时可能死亡,演变成一颗白矮星,考虑到恒星的演化和计算的误差,它的真实年龄在132亿年比较合理,132亿年前的宇宙仍然处于“婴儿时期”,这个时候宇宙中的星系和大尺度天体结构都没有形成,一切都在快速演化阶段。
恒星演化的最终阶段是“黑矮星”,黑矮星是恒星一生中最低能的时期,这个时候的恒星完全无法辐射能量,并且也无法发光,孤零零地徘徊在宇宙中,但是目前人类没有在宇宙中发现“黑矮星”的存在,这足以证明目前的宇宙还很年轻,可以被发现的最古老的的恒星就是HD 140283这样的二代恒星。
总结
HD 140283被确定为139亿年,是因为目前的技术无法给出百分百的答案,允许存在8亿年左右的误差,因此HD 140283年龄应该是在131亿年~147亿年之间,因为宇宙的年龄是138亿年,大约宇宙诞生1亿年后,才出现了最早的一批恒星,第一批恒星死亡后,HD 140283才会诞生,它的正确年龄区间应该是131亿年~135亿年之间。