“四方上下謂之宇,往古來今謂之宙”
由此可見在中國古代,“宇宙”一詞指的就是古往今來所有的時間和空間,而後來愛因斯坦的廣義相對論也認為宇宙就是物質,時間和空間的集合體。
但愛因斯坦更先進的一點在於他意識到了宇宙並非靜止不動,而是處於不斷變化之中,後來美國天文學家埃德溫.哈勃發現的宇宙膨脹就證明了這一點。
在目前有關宇宙起源的大爆炸理論中,宇宙誕生於138.2億年前,時間空間和物質都是在那一刻才誕生的,在那之前一切都不存在,物理學也不存在,因此目前科學界公認的研究範圍就是138.2億年前至今。
然而事情總有意外
在本世紀初,也就是2000年的時候,天文學界發現了一顆壽命過於古老的恒星,當時測定它的壽命長達160億年,而宇宙不過138.2億年的歷史,天文學界給這顆恒星的名號是“瑪土撒拉”,因為在傳說中瑪土撒拉是一位活了969歲的部落族長。
這顆位於190光年外天秤座中的古老恒星,在恒星數據庫中的編號是HD140283,在分類上屬於第一代恒星,即內部幾乎不含重元素,是全部都由氫和氦組成的恒星,2018年天文學界又對這顆恒星做了更深入的研究,於是160億年的壽命被縮短到了146億年。
但饒是這樣,160億歲的恒星也遠遠超過了宇宙的年齡,如此一來就只有一個可能性,那就是瑪土撒拉星146億年的歷史,和宇宙138.2億年的歷史,這兩個數據裏肯定有一個是錯誤的,目前傾向於前者。
因為對恒星的年齡測定主要靠偵測恒星光度,光度越高的恒星內部核聚變越強烈,相應的壽命也就越短,某些超大質量的恒星更是只有幾百萬年的壽命,而瑪土撒拉的光度數據顯示它誕生極早,內部核聚變的反應強度也比較弱。
最重要的是,對於瑪土撒拉這種誕生於大爆炸之初的第一代恒星,天文學界目前並不是很了解,因為現在宇宙的主流是以太陽為代表的第二代恒星們,這些第二代恒星都誕生於第一代大質量恒星壽終正寢後的星雲中,兩代恒星由於物質構成的不同,演化規律也不盡相同。
用太陽這種第二代恒星的演化規律,去推算第一代恒星瑪土撒拉的年齡,多多少少是會有點誤差的。
作為宇宙大爆炸百萬年後誕生的第一代恒星,經過修正後的瑪土撒拉星的年齡在144.6億年正負8億年左右,幾乎剛好摸到了宇宙大爆炸早期。
看到這裏有人要說了,為什麼不能是宇宙的年齡錯了呢?
答案當然是因為宇宙大爆炸理論很牢靠啦。
因為大爆炸理論的基礎,就是哈勃發現的星系膨脹,即距離地球越遠的星系遠離地球的速度越快,這樣一來根據星系遠離地球的速度以及距離,就能反向推算出宇宙中所有的星系在遙遠過去的某一刻,必然是匯聚在一起的狀態。
最終計算出的“這一刻”是138.2億年,也就是說宇宙中的星系是在那個時候才開始出現,並不斷膨脹遠離爆炸中心的。
上世紀90年代,有關暗物質和暗能量的研究又證明了宇宙處於加速膨脹狀態,從側面又驗證了宇宙大爆炸早期的暴漲理論,即宇宙大爆炸瞬間就從極小膨脹到了極大的範圍,而後又開始逐漸減緩膨脹速度並冷卻,再後來就在暗能量的推動下開始了新的加速膨脹。
總體而言
作為宇宙中為數不多的第一代恒星,瑪土撒拉星的壽命對天文學界研究恒星演化很有幫助,它能幫助我們修正更多恒星的年齡。