宇宙年齡測定,原來這樣估算出來的
圖中是由歐空局的普朗克航天飛船拍攝的2013年大爆炸遺留下來的背景輻射的地圖,展現了宇宙大爆炸最古老的光芒,這些信息有助於天文學家確定宇宙的年齡。
年齡只能是一個數字,但是當涉及到宇宙的時候,這時就是一個非常重要的時代。據研究,宇宙大概有138億歲,科學家如何確定宇宙的「生日蛋糕」放在多少蠟燭的呢?他們可以使用兩種不同的方法來確定宇宙的年齡,通過研究宇宙中最古老的物體並測量其擴展的速度。
年齡限制
宇宙不能比它內部的物體更年輕,通過確定最古老的恆星的年齡,科學家們能夠對宇宙的年齡進行大致的限制。
恆星的生命周期都是基於它的質量,更大質量的恆星比低質量的恆星燃燒得更快。一個比太陽巨大十倍恆星將在二千萬年的燃料供應中燃燒,而只有一半太陽大的恆星將持續超過200億年。質量也會影響星的亮度或亮度,更大質量的恆星更亮。第一顆恆星大而短暫。它們只含有氫和氦,但通過融合,就開始創造出有助於構建下一代恆星的元素。科學家幾十年來一直在尋找第一顆星的痕迹。
葡萄牙里斯本大學天文學家David Sobral在一份聲明中說:「這些恆星是形成了最初允許我們在這裡的第一個重質原子的恆星。確定了一個明亮的星系。ESO官員在一份聲明中說:「早期宇宙中的塵埃的檢測提供了關於第一個超新星爆炸時間的新信息,因此第一個熱恆星在曙光的時候,確定這個」宇宙黎明「的時間是現代天文學的聖杯之一,它可以通過早期星際塵埃的研究間接探索。「
早期的恆星不是限制宇宙年齡的唯一途徑,還有一個就是稱為球狀星團,最古老的球狀星團有著年齡在110到180億歲之間的恆星。從廣泛的範圍來精確定位到群集的距離,會影響亮度和質量的估計。如果集群遠遠超過科學家所測量的,恆星會變得更加明亮,因此更加龐大,因此比計算更年輕。
就像考古學家使用化石重建地球歷史一樣,天文學家們使用球狀星團來重構星系的歷史,安德烈亞·克雷告訴Space.com,「銀河系中只有約150個球狀星團,所以這些球狀星團中的每一個都是銀河光環和銀河系形成的重要示蹤物。」不確定性仍然造成了宇宙時代的限制,現在的數據顯示宇宙須至少有110億歲。它可能是年齡更大,而且並不年輕。
膨脹的宇宙
我們生活的宇宙不是平坦和不變的,而是不斷擴大。如果膨脹率是已知的,科學家們可以向後退,以確定宇宙的年齡,就像一個事件的發生就必然有發生此事件的初步條件。因此,找到宇宙的膨脹率(一個被稱為哈勃常數的數字)是關鍵。
許多因素決定了這個常數的值。第一種是佔主導地位的物質類型,科學家們必須確定規則和比例從暗物質到暗能量和普通物質。密度也會起作用,物質密度低的宇宙比以物質密度高的宇宙要長。為了確定宇宙的密度和組成,科學家依靠NASA的Wilkinson微波各向異性探測器(WMAP)和歐洲航天局的普朗克航天飛行器等進行任務。通過測量大爆炸留下的熱輻射,這些任務能夠確定宇宙的密度,組成和擴張率。剩下的輻射被稱為宇宙微波背景,而WMAP和Planck都能夠映射它。
2012年,WMAP估計宇宙的年齡為137.72億年,不確定度範圍為5900萬年。2013年,普朗克以138.2億年的時間測量了宇宙的年齡。這兩個都高於屬於從球狀星團獨立衍生的110億年下限,兩者都具有比這個數字更小的不確定性。
美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡也通過減少哈勃常數的不確定性來縮小宇宙的年齡。結合WMAP測量,科學家能夠對暗能量的拉力進行獨立計算。觀察台的溫迪·弗里德曼卡內基科學研究所的帕薩迪納說,「十多年前,在同一句話中使用」精確度「和」宇宙學「這個詞是不可能的。Freedman領導的研究使用Spitzer來改進哈勃常數。現在我們談論的是百分之幾的精度,這是非常特別的。」宇宙年齡的測量精度相較於以前已經又了很大提高,現在一些科學家也在不斷致力於這項研究,相信在不久的將來,結論會更加確定,準確。
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