宇宙誕生于138億前年,人類(lèi)在宇宙中發(fā)現(xiàn)145億年前的恒星,難道在宇宙形成之前就存在恒星?宇宙大爆炸理論、宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型是否會(huì)因此被崩盤(pán)?
宇宙大爆炸是物質(zhì)的起源,這樣的結(jié)論并非小樣本參數(shù)的結(jié)論。它之所以在主流科學(xué)中可以站得住腳,是因?yàn)樗w現(xiàn)出了統(tǒng)一性與包容性。宇宙大爆炸以《廣義相對(duì)論》為基礎(chǔ),解釋了星系的聚集和分解、宇宙微波背景輻射、哈勃膨脹速率,星系的演化,反過(guò)來(lái)說(shuō),這些數(shù)據(jù)支撐著宇宙大爆炸理論。
除此之外,還有很多其他的數(shù)據(jù)支撐,基于這些參數(shù)科學(xué)家構(gòu)建出了宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型:68%的暗能量,27%的暗物質(zhì),4.9%的普通物質(zhì),約0.1%的中微子和0.01%的輻射,始于138億年前,這是大量精密計(jì)算的結(jié)果,其誤差不會(huì)小于1億年。
如果大爆炸是造物主,那么就不可能存在145億年前的恒星,因?yàn)楫?dāng)時(shí)宇宙中沒(méi)有匯聚恒星的物質(zhì)。天文學(xué)對(duì)于恒星壽命的測(cè)定理解是基于大量事實(shí)證據(jù),我們了解恒星的誕生(點(diǎn)燃核聚變的條件),聚變的時(shí)間與效率,由此我們了解不同質(zhì)量恒星的壽命,以及可以精確的判斷出它們的死期。相對(duì)于人體的復(fù)雜來(lái)說(shuō),恒星程度更低,更容易計(jì)算。
145億年的這個(gè)數(shù)據(jù)并非是估算,這組數(shù)據(jù)的來(lái)源于HD 140283,俗稱(chēng)瑪士撒拉星。它離我們只有190億光年,所以我們所測(cè)量的光度、溫度和金屬豐度都非常精準(zhǔn)。同時(shí),我們也可以準(zhǔn)確的判斷出它的演化歷程,它正處于亞巨星時(shí)期,很快就會(huì)發(fā)展成為紅巨星。
這些精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)的組合,清晰、明確的告訴我們,它誕生于145億年前。
宇宙演化的過(guò)程是一個(gè)物質(zhì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程。在宇宙誕生之初,主要由較輕的氫和氦構(gòu)成,鋰元素都極為稀少。
(宇宙誕生之初,形成較輕的元素,氦之后歸為金屬元素)
隨著宇宙的不斷發(fā)展,一些物質(zhì)較為集中的大質(zhì)量的恒星演化到尾聲,由于引力更強(qiáng),更重的元素有了核聚變的條件,于是核聚變產(chǎn)生了從元素周期表中的碳氧開(kāi)始一直到鐵這些重元素。質(zhì)量更大的恒星,還會(huì)產(chǎn)生超新星爆炸,從而釋放比鐵更重的元素,宇宙不再“純凈”,后期再形成的恒星也就存在鐵元素。通常情況下,隨著時(shí)間的推移,越晚形成的恒星鐵含量越高。
(引力越大,壓力與溫度越大,核聚變程度越大)
(高于氫聚變成氦,氦聚變成碳和氧)
當(dāng)然,一些質(zhì)量極低的恒星,由于引力不夠,核聚變只會(huì)停留在氫聚變成氦,因此這些恒星所含重元素不會(huì)改變,即恒星表面的金屬豐度不會(huì)隨著恒星演化而改變。質(zhì)量較大的恒星表面的金屬豐度也不會(huì)隨著時(shí)間而改變,因?yàn)楹阈峭鈱与x核心太遠(yuǎn),所受引力較小,核聚變同樣只會(huì)停留在氫聚變。
(小質(zhì)量恒星和大質(zhì)量恒星表明的氫聚變)
元素的誕生可以說(shuō)明此時(shí)恒星表明的金屬豐度與恒星誕生時(shí)及恒星誕生時(shí)周?chē)h(huán)境具有一致性。
雖然我們可以根據(jù)恒星的半徑、光度和溫度,隨著核聚變的燃料消耗而變化,來(lái)判斷其壽命。不過(guò),我們也可以根據(jù)恒星的金屬豐度(出生時(shí)間)和質(zhì)量(壽命長(zhǎng)短)來(lái)判斷其起源與終點(diǎn)。
一般來(lái)說(shuō),由于大爆炸最先形成的是最基本的氫和氦,還沒(méi)有來(lái)得及演化出更重的元素,如果瑪士撒拉星誕生很早,那么它應(yīng)該極為純凈,體內(nèi)不應(yīng)該存在“一星半點(diǎn)”鐵元素,而數(shù)據(jù)表明它的含鐵量達(dá)到了太陽(yáng)的0.4%。
在2007年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆恒星(HE 1523–0901),質(zhì)量只有太陽(yáng)的80%,鐵含量只有太陽(yáng)0.1%,利用放射性元素豐度定年法判斷為132億年前。
2015年,科學(xué)家在銀河系中心附近的一組九顆恒星的形成時(shí)間已定于135億年前,其中一顆恒星的鐵含量不到0.001%。
至今瑪士撒拉星的年齡都是一個(gè)謎,我們只能猜測(cè)些許原因,或許在它演化的過(guò)程中,出現(xiàn)了一些其他恒星沒(méi)有階段被我們所忽略了,然而那一切發(fā)生在過(guò)去,我們并無(wú)法看到。
1)有可能它原本并非那么小,只是它發(fā)展過(guò)程中有些物質(zhì)由于某些原因從它外層剝離了。在它演化的后期,它吸收了周?chē)囊恍┲卦匚镔|(zhì),所以成為了矛盾體。
2)我們對(duì)這些古老的低金屬豐度恒星的亞巨星演化階段存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。當(dāng)我們依此計(jì)算年齡時(shí),這些錯(cuò)誤導(dǎo)致了錯(cuò)誤的結(jié)果。
也有可能存在第三種情況,或許隨著科學(xué)的發(fā)展我們可以修正今天的錯(cuò)誤,從而解開(kāi)這個(gè)謎題。
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