천문학 자들은 100 년 이상 별자리 천칭 자리에서 지구에서 약 190 광년 떨어진 곳에있는 별이 빛나는 별을 관찰 해 왔습니다. 그것은 시간당 130 만 킬로미터 (80 만 mph)로 하늘을 빠르게 여행합니다. 그러나 그보다 더 흥미로운 HD 140283 또는 일반적으로 알려진 Methuselah는 우주에서 가장 오래된 알려진 별 중 하나입니다.
2000 년에 과학자들은 유럽 우주국 (ESA)의 Hipparcos 위성을 통해 관측 한 것으로 160 억년 전의 나이를 추정했다. 그러한 인물은 오히려 마음이 무거웠 고 꽤 당황했습니다. 펜실베이니아 주립 대학의 천문학 자 하워드 본드 (Hard Bond)가 지적했듯이 우주의 나이는 우주 마이크로파 배경을 관찰 한 결과 138 억 년이되었다. "그것은 심각한 불일치였다"고 말했다.
액면가에서 취한 스타의 예상 연령은 큰 문제를 일으켰습니다. 어떻게 별이 우주보다 나이가 많을 수 있습니까? 아니면 반대로 우주는 어떻게 더 어릴 수 있습니까? 650 년에 사망 한 것으로 알려진 성경적 가부장을 언급 한 므두셀라는 성서의 모든 인물 중에서 가장 오래 살았던 것으로 알려진 므두셀라는 분명히 분명했습니다. 헬륨이며 철분이 거의 없습니다. 이 성분은 철분이 평범 해지기 전에 별이 출현해야 함을 의미했습니다.
그러나 환경보다 20 억 년이 넘었습니까? 확실히 그것은 불가능합니다.
므두셀라 시대를 자세히 살펴보기
Bond와 그의 동료들은 160 억의 초기 수치가 정확한지 여부를 알아내는 임무를 맡았습니다. 그들은 허블 우주 망원경의 정밀지도 센서에 의해 2003 년에서 2011 년 사이에 기록 된 11 개의 관측 세트를 뚫고 별의 위치, 거리 및 에너지 출력을 기록했다. 시차, 분광법 및 광도 측정을 획득함에있어, 더 나은 연령 감이 결정될 수있다.
Bond는 All About Space는“HD 140283 년의 불확실성 중 하나는 별의 정확한 거리였다”고 말했다. "우리는 광도를 더 잘 결정할 수 있고, 그 나이부터 내재적 광도는 밝을수록, 별은 더 어릴수록이 권리를 얻는 것이 중요했습니다. 우리는 시차 효과를 찾고 있었기 때문에 6 개월 동안 별을보고있었습니다. 지구의 궤도 운동으로 인한 위치 변화를 찾아 보면 거리를 알 수 있습니다. "
그는 핵의 정확한 핵 반응 속도와 외층에서 아래쪽으로 확산되는 원소의 중요성과 같은 항성의 이론적 모델링에는 불확실성이 있다고 말했다. 그들은 남은 헬륨이 핵으로 더 깊숙이 퍼져 핵융합을 통해 더 적은 수소를 연소 시킨다는 아이디어를 연구했다. 연료를 빨리 사용하면 수명이 줄어 듭니다.
Bond는“중요한 또 다른 요소는 별의 산소량이었다”고 말했다. HD 140283은 예측 된 산소 대 철 비율보다 높았으며, 수백만 년 동안 우주에서 산소가 풍부하지 않았기 때문에 다시 별의 나이가 더 낮음을 지적했습니다.
본드와 그의 협력자들은 HD 140283의 나이가 144 억 4 천만 년으로 추정했다. 그러나 그것은 여전히 우주의 나이보다 오래되었지만 과학자들은 8 억 년의 잔류 불확실성을 제기했으며, Bond는 우주의 나이와 완전히 호환되지는 않았지만 별의 나이가 우주의 나이와 호환되도록 만들었다 고 말했다. .
이 연구에 참여하지 않은 영국 버밍엄에있는 애스턴 대학의 물리학 자 Robert Matthews는“모든 측정 된 추정치와 마찬가지로 임의의 오차와 체계적인 오차가있다”고 말했다. Matthews는“오류 막대의 중복은 우주 론적 연령 결정과 충돌 할 가능성이 있음을 시사한다”고 말했다. 다시 말해, 가장 잘지지 된 별의 나이는 우주의 파생 된 나이와 충돌하며, 오차 막대를 극한까지 밀어야 충돌을 해결할 수 있습니다.”
추가 개선 사항으로 HD 140283의 나이가 조금 더 떨어졌습니다. 2014 년 후속 연구에서 스타의 나이가 1427 억 년으로 업데이트되었습니다. "결국 도달 한 나이는 약 140 억 년이며, 관측 측정과 이론적 모델링 모두에서 불확실성의 모든 원인을 포함한다면 오류는 약 7 억 또는 8 억 년이므로 충돌이 없습니다. 133 억 년이 스타의 오차 막대 안에 있기 때문에”라고 Bond는 말했다.
우주의 시대를 면밀히 관찰
본드의 경우, 우주의 시대와이 오래된 근처의 별의 유사점은 서로 다른 분석 방법에 의해 결정되었습니다. "우주 빅뱅 그림에 대한 강력한 증거를 제공하는 놀라운 과학적 성과입니다. ". 그는 가장 오래된 별의 나이에 관한 문제는 별의 나이가 180 억 년에 이르렀거나 한 경우에는 200 억 년에 이르던 1990 년대보다 훨씬 덜 심각하다고 말했다. Bond는“이 결정의 불확실성으로 인해 시대는 동의하고있다.
그러나 Matthews는 문제가 아직 해결되지 않았다고 생각합니다. 2019 년 7 월 캘리포니아 산타 바바라에있는 Kavli 이론 물리 물리학 연구소의 최고 우주 론자들의 국제 회의에서 천문학 자들은 우주에 대해 다른 연령대를 제안하는 연구에 당황했습니다. 그들은 우주 가까이에있는 은하의 측정 값을보고 있었는데, 이는 우주가 우주 마이크로파 배경에 의해 결정된 나이와 비교하여 수억 년 더 어리다는 것을 암시합니다.
실제로, 2013 년 유럽 플랑크 우주 망원경의 상세한 우주 방사선 측정에 의해 추정 된대로, 138 억 년 전의 우주와는 달리, 우주는 114 억 년 정도로 젊을 수 있습니다. 이 연구의 뒤에는 메릴랜드 주 볼티모어에있는 우주 망원경 과학 연구소의 노벨상 수상자 인 Adam Riess가 있습니다.
결론은 1929 년 에드윈 허블 (Edwin Hubble)이 보여준 확장 우주의 개념에 근거한 것이다. 이것은 빅뱅의 기본입니다. 한때 폭발하면서 공간이 늘어난 고밀도 상태가 있다는 것을 이해했습니다. 그것은 측정 가능한 출발점을 나타내지 만, 새로운 발견은 확장 률이 실제로 Planck에서 제안한 것보다 약 10 % 높다는 것을 암시합니다.
실제로 Planck 팀은 팽창 속도가 메가 파섹 당 초당 67.4 km라고 결정했지만, 우주의 팽창 속도에 대한 최근 측정은 73 또는 74의 값을 가리 킵니다. 즉, 측정 속도가 얼마나 빠르 냐에 따라 차이가 있습니다. 우주는 오늘날 확장되고 있으며 초기 우주의 물리학에 기초하여 얼마나 빨리 확장되어야하는지에 대한 예측은 Riess가 말했다. 그것은 받아 들여진 이론의 재평가로 이끄는 한편 암흑 물질과 암흑 에너지에 대해 여전히 배울 것이 많다는 것을 보여줍니다.
허블 상수의 값이 높을수록 우주의 나이가 더 짧음을 나타냅니다. 메가 파섹 당 초당 67.74km의 상수는 138 억 년의 나이를 초래할 수있는 반면, 73 건 중 하나, 또는 심지어 일부 연구에서 보여준 바와 같이 77 건의 높은 수치는 1,270 억 년 이하의 우주 연령을 나타냅니다. 다시 한 번 HD 140283이 우주보다 나이가 많다는 것은 불일치입니다. 과학 저널에 실린 2019 년 허블 상수를 제안한 2019 년 연구에 따르면 우주의 나이는 114 억 년에 불과하다.
Matthews는 그 해답이 우주적인 개선에 있다고 생각합니다. "나는 관측 우주 론자들이 별 천체 물리학 자보다는이 역설을 만들어내는 것을 놓쳤다 고 생각한다"고 그는 별들의 측정이 아마도 더 정확하다고 지적했다. "우주 론자들이 어떤 식 으로든 더 가파르 기 때문이 아니라 우주의 나이 결정이 별보다 더 까다 롭고 까다로운 관측 및 이론적 불확실성에 영향을 받기 때문이다."
과학자들은 어떻게 이것을 알아낼까요?
우주가이 별보다 젊어 보이게 만드는 것은 무엇입니까?
매튜스는“두 가지 옵션이 있으며, 과학의 역사는 그러한 경우 현실이 두 가지가 혼합되어 있음을 시사한다. "이 경우 그것은 완전히 이해되지 않은 관측 오차의 원인이 될 것이며 우주 팽창의 주된 원인이 된 암흑 에너지의 강도와 같은 우주의 역학 이론에 약간의 차이가있을 것이다. 지금 수십억 년 동안
그는 현재의 "연대 역설"이 암흑 에너지의 시간 변화와 가속 속도의 변화를 반영 할 가능성을 제시합니다. 이론가들이 소위와 같은 중력의 기본 특성에 대한 아이디어와 호환 될 수 있음을 발견했습니다. 인과 적 이론. Matthews는 중력파에 대한 새로운 연구가 역설을 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다.
이를 위해 과학자들은 우주 극초단파 배경에 의존하거나 세퍼드 변수 및 초신성과 같은 주변 물체를 모니터링하여 허블 상수를 측정하는 대신 죽은 별 쌍으로 생성 된 공간과 시간 구조의 잔물결을 살펴 봅니다. 전자는 메가 파섹 당 초당 67km의 속도를, 후자는 73에서 속도를냅니다.
문제는 중력파를 측정하는 것이 2015 년에 처음으로 직접 감지 되었기 때문에 쉬운 일이 아니라는 것입니다. 그러나 뉴욕 Flatiron Institute의 천체 물리학자인 Stephen Feeney에 따르면 획기적인 발전은 다음 10 년. 아이디어는이 이벤트가 방출하는 가시 광선을 사용하여 중성자 별 쌍 사이의 충돌에서 데이터를 수집하여 지구에 대해 이동하는 속도를 파악하는 것입니다. 또한 거리에 대한 중력파를 분석하여 가장 정확한 허블 상수를 측정 할 수 있습니다.
HD 140283 시대의 신비는 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 바꾸어 더 크고 과학적으로 복잡한 것을 이끌어 냈습니다.
Matthews는 "역설에 대한 가장 가능성있는 설명은 간과 된 관측 효과 및 / 또는 우주 팽창의 역학에 대한 우리의 이해에서 크게 누락 된 것"이라고 말했다. 그 "무언가"가 정확히 무엇인지, 천문학 자들은 한동안 도전을 계속해야합니다.
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