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科学家怎么知道宇宙的年龄是地球的3倍?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-03-22 08:56:38

科学家们可以利用几种不同的证据来估计宇宙的年龄。不同的方法大体上是一致的,但在细节上有所不同。目前的误差大约是估计年龄的10%,这引起了很大的争议。

科学家怎么知道宇宙的年龄是地球的3倍?

有几种方法涉及到测定哈勃常数——称为Ho。天文学家埃德温·哈勃在20世纪20年代发现,遥远的星系都在远离地球,星系越远,它们移动得越快。他的常数是衡量单位距离的衰减速度。

衰退的速度可以很容易地通过检查遥远星系的光谱来确定。光谱中已知的元素吸收线的频率因衰减而降低(“红移”)。衰退速度可以从红移量计算出来。

科学家怎么知道宇宙的年龄是地球的3倍?

估计距离比较困难。其中一种常用的方法是使用一种被称为造父变星的恒星,这些恒星以几个小时到大约90天的周期显示出规律性的亮度变化。周期越长,它们就越亮。通过比较从周期时间计算出的实际亮度与从地球上观察到的表观亮度,天文学家可以计算出距离。2016年的一篇论文报道了这一研究。

Ho的值是73千米每秒每百万秒差距。(一百万秒差距是326万光年或3.08 x 10^19公里)。通过知道Ho,我们可以用下面的公式反算出宇宙从何时开始为一个点:

宇宙年龄t = 1/Ho

首先我们要把Ho变成一致的单位

Ho = 73 / (3.26 x 10^19) = 2.37 x 10^-18

t = 1/Ho = 1/(2.37 x 10^-18) = 4.22 x 10^17秒= 134亿年。

2019年的一项研究中:

基于所有红巨星在其生命结束时都有相同的亮度的事实得出了Ho的数字是69.3千米每秒每百万秒差距。经计算,它有141亿年的历史了。

2021年的一项研究:

利用1A型超新星作为亮度源,得出Ho为71 Km/s /Mp,年龄为138亿年。

这是一项完全不同的研究,通过对所描述的宇宙背景辐射进行数学分析:

Ho的年龄为67.4 Km/sec/Mp,距今145亿年。

一种完全不同的方法来观察球状星团。这些密集的恒星聚集在一起,看起来都是相同的年龄。通过检查赫茨普朗-罗素图,我们有可能看到多大的恒星已经变成了红巨星,还有多少恒星仍在主序上。一颗已知质量的恒星到达红巨星阶段的时间已经被仔细计算过。通过估计主序列上剩余恒星的质量,就有可能计算出星团的年龄。

他的方法给出了135亿年的值,这与其他方法得出的宇宙年龄非常接近。

解决这个问题的一个办法是,正如描述的那样,哈勃常数实际上并不是一直不变的,而是随着宇宙的年龄而增加的。
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