恒星 宇宙的寿命是138亿年,这是如何推算出来的?


恒星 宇宙的寿命是138亿年,这是如何推算出来的?
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恒星 宇宙的寿命是138亿年,这是如何推算出来的?

这个世界的一切都有年龄 , 充分证明了时间的存在和一维向前的性质 。 宇宙也一样是有年龄的 , 而且比我们所知的一切都要老 。
宇宙是我们这个世界最老的存在 , 因为这个世界的一切 , 都是有了宇宙之后才生发出来的 。 所有物质 , 从看不到的微观世界 , 到以光年计的巨大天体 , 都有一个诞生、成长、成熟、衰老、死亡的过程 。
我们通过看一个人的皮肤、头发、精神状态等外观 , 通过检查一个人的骨骼状态和各项生理指标得出这个人的大致年龄;我们可以通过探查元素同位素的半衰期 , 计算出地球、月亮等天体的年龄 。
那么宇宙这个万事万物的源头 , 年龄是怎么测算得出来的呢?
很多朋友已经介绍了各种方法和通过公式演算 , 解答了这个问题 。 时空通讯不再重复这些繁琐的公式 , 既然号称专注于老百姓最通俗的科学话题 , 那就以通俗的语言来解释这个问题 。
实际上 , 宇宙的年龄也像我们获知一个人的年龄一样 , 通过观察类比和测算得来的 。
【恒星|宇宙的寿命是138亿年,这是如何推算出来的?】所谓观察类比 , 就是查找观察宇宙中年龄最大的天体 , 这样就得出了宇宙不少于这个年龄的结论 。
人类通过各种方式得出了地球的年龄在45亿岁、太阳的年龄在50亿岁左右 , 而且我们太阳系是第二代恒星 , 因此宇宙年龄将大大大于这个年龄 。
2001年 , 天文学家通过高精度光谱观测 , 首次得到了太阳系外天体放射性同位素钍-232和铀-238的含量比 , 从而计算出一颗编号CS 31082-001的恒星年龄为125亿岁 。 2007年 , 天文学家又用同样方法发现编号为HE 1523-0901的红巨星年龄为132亿岁 。
HD 140283被认为是最古老的恒星之一 , 测得其年龄为139亿岁 , 但有若干亿年的误差 , 一般认为这颗恒星最少有132亿岁 。 但进一步研究证明 , 这颗恒星含有一些重元素 , 这在宇宙形成初期的第一代恒星中不应该存在 , 因此有理由认为这颗HD 140283是一颗第二代恒星 。 由此可以认为宇宙比这颗恒星的年龄要老 。
这种简单直观的证据 , 证明了宇宙年龄至少在132亿年以上 。
现代宇宙年龄最重要的测算方法是哈勃红移测算法 。
哈勃红移 , 就是光的多普勒效应 。 当用望远镜观测远方的星系时 , 高速远离我们的星系发出的光谱会向红色的一端移动 , 越快就红移越大 , 这样我们就可以得到这个天体离开我们的速度 。 相反 , 如果高速靠近就会向蓝色方向移动 , 叫蓝移 。
哈勃红移是上世纪20年代左右由一批科学家发现并证明的 , 其中最主要的代表就是美国科学家埃德温·哈勃 。 他通过对遥远星系传过来的光谱分析发现 , 所有星系都在远离我们而去 , 越远的星系越快 , 而且在整个宇宙具有各向同性均匀膨胀的性质 。
这个发现被科学界公认 , 爱因斯坦还由此删除了相对论中的宇宙常数 。 根据这个理论 , 推断出宇宙最早由一个无限小得奇点膨胀开来 , 而且宇宙一直在膨胀 。
这就为宇宙年龄的测算奠定了基础 。 根据这个理论 , 如果我们知道了宇宙膨胀的速度和星系之间的距离 , 就能够测算出宇宙的年龄 。
欧洲航天局在2013年用普朗克卫星测得的哈勃常数(宇宙膨胀速度)为67.8公里/秒/百万秒差距 。
就是说在326万光年远的地方星系膨胀的速度为67.8公里每秒 。 根据这个常数 , 我们就能够得到星系之间退行速度(v)和它们之间的距离(d)有一个正比关系 , 这样v=哈伯常数*d 。
测出了两个星系间的退行速度和距离 , 就能够推算出大爆炸后两个星系分开所花费的时间 , 这个时间就是宇宙的年龄 。
时空通讯用这种方法简单计算出宇宙年龄为144亿岁 , 但科学界经过长期的测算和修正 , 并结合宇宙微波背景辐射的研究 , 认为精确的宇宙年龄为138.2亿岁 。
根据这个方法 , 还能够测算出宇宙膨胀到现在的可视范围为半径465亿光年 。
但这个数据受到一个前提条件的约束 , 就是宇宙膨胀的速率是均衡不变的 。
如果过去膨胀速度快 , 现在变得越来越慢 , 那宇宙真实年龄就更小 , 反之就越大 。 现代研究认为 , 宇宙膨胀有加快的趋势 。
综上所述 , 人类对宇宙的观测和研究还处于初级阶段 , 不管是对银河系 , 还是对宇宙的状况都还只有一个大致的了解 。 随着观测发现研究的深入 , 很多数据还会不断的修正 , 越来越精确 。

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