宇宙年龄138亿岁是怎样测算出来的呢?
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基本粒子,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。
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。
宇宙无内无外,无始无终。
开尔文爵士看到了恒星是如何运行的,并得出了太阳本身需要更年轻的结论。他唯一知道的反应就是化学反应,比如燃烧和重力收缩。后者最终证明了白矮星的能量是如何获得的,但释放这么多能量相当于太阳的生命周期只有几千万年。
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。
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 ,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 。
答:这就是著名的“哈勃定律”。既然星体之间相互远离的比例是相同的,那么我们只需要找到一个既定的“哈勃常数”,就可以推断从宇宙如今的膨胀速度,推断出宇宙的具体年龄。随着上世纪末各大卫星和探测器的发射,科学家最后终于通过宇宙辐射分布图推测出了宇宙的年龄:一百三十八亿岁。
答:此图除了让科学家重新认识到宇宙中的暗能量占不到70%宇宙总质量,也修正了哈勃常数为67.15km/s/Mpc,由此推算出迄今为止宇宙最精确的年龄是138.2亿年。当然,宇宙年龄除了利用测量“哈勃常数”来推算,也可以通过测算跟宇宙差不多古老的恒星年龄来衡量宇宙年龄。在2013年,美国宾夕法尼亚州立大学的...
答:而钍232的半衰期为140亿年。通过这些同位素的丰度,可以计算出恒星的年龄。例如,NGC6397球形星团中的恒星年龄大约为134亿年。综合这些方法,我们可以得出银河系的年龄大约为137到138亿年,这个估计值的正负误差在8亿年左右。科普资料通常提到的银河系年龄为150亿年,这是一个较为粗略的估计。
答:4. 宇宙年龄:宇宙年龄可通过哈勃常数来估算,哈勃常数描述了宇宙膨胀的速度。科学家还需考虑宇宙成分的比例,使用弗里德曼方程进行计算。宇宙年龄的准确性取决于对宇宙微波背景辐射的观测,这是大爆炸留下的余热。5. 目前,根据美国航天局威尔金森微波各向异性探测器的最新数据,宇宙年龄估计在137亿至138亿年...
答:1. 宇宙年龄的测量 科学家通过对宇宙中古老的星体——白矮星的研究,估算出宇宙的年龄大约为138亿年。白矮星是宇宙早期恒星燃尽后的产物,它们的亮度和温度会随着时间逐渐降低,通过观测这些星体的变化,科学家们得以推测出宇宙的年龄。例如,“哈勃”望远镜在观测M4球状星团时,发现了亮度极低的白矮星,...
答:毫无疑问,宇宙自宇宙大爆炸以来已经存在了138亿年,而且科学家们对这个数字非常有信心。事实上这个数字的不确定性(误差)不到估计年龄的1%。但在过去一直是错误的(过去有很多宇宙年龄的数据,如200亿岁,150亿岁,137亿岁,30亿岁等等),现在最精确的138.17亿岁可能又错了吗?如果你看得足够远,...
答:“哈勃”望远镜利用超级相机,花费76天,累计曝光时长达八天八夜,才拍下了迄今为止最暗淡,最低温的白矮星。正式由于这种古老星球的存在,对白矮星的研究推算出了宇宙的年龄。这种测量数据和利用宇宙膨胀速率测得的年龄相符合,即138亿年左右。宇宙可观测半径为什么超出年龄范围 众所周知,光年(光在一年...
答:未来随着观测手段的进一步提升,宇宙的年龄也会进一步的精确,而人类在认识宇宙的过程中也意识到宇宙不但有个开始,而且还会有一个结束。随着威尔金森,普朗克等巡天卫星的发射,科学家获得宇宙最古老辐射的分布图,可以精确计算哈勃常数。通过普朗克卫星得到的宇宙学参数,计算出的宇宙年龄是138.1亿年。
答:这个是发现的最早的一缕光的时间,它是138光年远的地方,马不停蹄以恒定的速度——光速,赶来的,花费的时间就是138亿年。也就是距离转化成时间,至于距离,用几何和光学可以算出来。