太空之謎：如果宇宙有138億年的歷史，那麼一顆恆星如何超過140億年的歷史呢？
天文學家一直在天秤座中觀測一顆離地球約190光年的奇異恆星。它以每小時130萬公裡的速度快速穿越天空。但更有趣的是，HD 140283（也就是眾所周知的瑪土撒拉）也是宇宙中最古老的恆星之一。
2000年，科學家試圖通過歐洲航天局（ESA）的Hipparcos衛星的觀測來對這顆恆星進行約會，該衛星的年齡估計為160億年。這樣的數字令人震驚，也令人困惑。正如賓夕法尼亞州立大學的天文學家霍華德·邦德指出的那樣，根據對宇宙微波背景的觀測確定的宇宙年齡是138億年。他說：「這是一個嚴重的差異。」
從表面上看，這顆恆星的預計年齡提出了一個重大問題。一顆恆星怎麼會比宇宙年齡大？或者，相反，宇宙如何變得更年輕？顯然，瑪土撒拉是古老的，因為貧金屬的恆星主要是由氫和氦構成，幾乎不含鐵。它的成分意味著恆星必須在鐵變得司空見慣之前就已誕生。
但是比其環境還要早二十億年？當然，那是不可能的。
仔細研究瑪土撒拉的時代
邦德和他的同事們致力於確定最初的160億年的數字是否準確。他們仔細研究了哈勃太空望遠鏡的精細制導傳感器在2003年至2011年之間記錄的11組觀測結果，記錄了恆星的位置，距離和能量輸出。在獲取視差，光譜學和光度學測量時，可以確定更好的年齡感。
邦德告訴《太空》雜誌說：「 HD 140283年代的不確定性之一是恆星的精確距離。」 「做對這一點很重要，因為我們可以更好地確定它的光度，並從它的年齡出發-固有光度越亮，恆星就越年輕。我們正在尋找視差效應，這意味著我們要在六個月內觀察恆星。分開尋找由於地球的軌道運動而引起的位置偏移，這告訴了我們距離。」
他說，恆星的理論模型還存在不確定性，例如核心中核反應的確切速率以及外層向下擴散元素的重要性。他們的想法是，剩餘的氦會更深地擴散到核中，從而減少通過核聚變燃燒的氫。隨著燃油使用速度的加快，使用壽命降低了。
邦德說：「另一個重要的因素是恆星中的氧氣含量。」 HD 140283的氧鐵比率高於預期，並且由於氧在宇宙中存在了數百萬年並不豐富，因此再次表明恆星的年齡更低。
邦德及其合作者估計，HD 140283的年齡為144.6億年，與之前聲稱的160億相比大大減少了。然而，那仍然比宇宙本身的年齡還要大，但是科學家們提出了8億年的剩餘不確定性，邦德說這使恆星的年齡與宇宙的年齡兼容，即使它並不完全完美。
沒有參與這項研究的英國伯明罕阿斯頓大學的物理學家羅伯特·馬修斯說：「就像所有測得的估計一樣，它受隨機和系統誤差的影響。」 馬修斯說：「誤差條上的重疊部分在某種程度上表明了與宇宙學年齡確定相衝突的可能性。」 「換句話說，恆星的最佳受支持年齡與宇宙的衍生年齡（由宇宙微波背景確定）相衝突，並且只能通過將誤差線推到極限以解決該衝突。 」
進一步完善後，HD 140283的使用壽命進一步下降。2014年的一項後續研究將這顆恆星的年齡更新為142.7億年。「得出的結論是，年齡大約為140億年，而且，如果包括觀測測量和理論模型在內的所有不確定性來源，則誤差約為700或8億年，因此不存在衝突。因為138億年位於恆星的誤差範圍內。」
仔細觀察宇宙的時代
對於邦德來說，宇宙年齡與附近那顆舊恆星之間的相似性（這兩者都是通過不同的分析方法確定的）是「一項了不起的科學成就，為宇宙大爆炸的圖像提供了非常有力的證據。」。他說，最古老恆星的年齡問題遠沒有1990年代的嚴重，1990年代的恆星年齡接近180億年，甚至有200億年。邦德說：「由於確定的不確定性，現在的年齡是一致的。」
但是馬修斯認為問題尚未解決。在2019年7月於加利福尼亞州聖塔芭芭拉的卡夫利理論物理研究所舉行的一次頂級宇宙學家國際會議上，天文學家對暗示宇宙年齡不同的研究感到困惑。他們正在研究相對較近的星系的測量結果，這表明與宇宙微波背景確定的年齡相比，宇宙還年輕了數億年。
實際上，根據歐洲普朗克太空望遠鏡在2013年對宇宙輻射的詳細測量結果估計，宇宙還沒有到138億年的歷史，它的年齡可能只有114億年。這項研究的幕後人物之一是馬裡蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的諾貝爾獎獲得者亞當·裡斯。
這些結論基於1929年埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）提出的擴大宇宙的思想。這是「大爆炸」的基礎-理解曾經有一種熱密狀態爆炸並擴展了空間。這表明應該測量一個起點，但是新的發現表明，擴張率實際上比普朗克提出的擴張率高約10％。
普朗克研究小組確定膨脹速度為每秒67.4 km / megaparsec，但是最近對宇宙膨脹率進行的測量表明值為73或74。這意味著測量速度的快慢之間存在差異賴斯說，今天的宇宙正在膨脹，並根據早期宇宙的物理學預測了它應膨脹的速度。這導致人們重新評估了公認的理論，同時也表明，關於暗物質和暗能量的知識還有很多，這被認為是造成這一難題的原因。
哈勃常數的值越高，表示宇宙的年齡越短。每秒67.74 km / s的常數將導致138億年的年齡，而73個年齡中的一個，甚至是某些研究顯示的77歲，則表明宇宙年齡不超過127億年。這種不匹配再次表明HD 140283比宇宙更舊。此後，它也被2019年發表在《科學》雜誌上的一項研究所取代，該研究提出哈勃常數為82.4，這表明宇宙的年齡只有114億年。
馬修斯（Matthews）認為，答案在於提高宇宙學的精確度。他說：「我懷疑觀測宇宙學家錯過了造成這種悖論的東西，而不是恆星天體物理學家。」他指出，對恆星的測量也許更準確。「那不是因為宇宙學家們無論如何都太笨拙，而是因為宇宙的年齡確定比恆星的觀測和理論不確定性更大，而且可以說是棘手的。」
那麼，科學家將如何解決呢？
但是，是什麼讓宇宙看起來比這顆恆星年輕呢？
馬修斯說：「有兩種選擇，科學史表明，在這種情況下，現實是兩者的結合。」 「在這種情況下，這可能是尚未完全理解的觀測誤差的來源，再加上宇宙動力學理論中的一些空白，例如暗能量的強度，這是宇宙膨脹的主要驅動力已有數十億年的歷史。」
他認為，當前的「年齡悖論」可能反映出暗能量的時間變化，從而改變了加速度的變化率。理論家發現這種可能性可能與關於引力的基本性質的觀念相吻合，例如所謂的因果集理論。馬修斯說，對引力波的新研究可能有助於解決這一悖論。
為此，科學家們將研究由成對死星造成的時空結構中的漣漪，而不是依靠宇宙微波背景或對諸如造父變星和超新星等附近物體的監視來測量哈勃常數-前者的速度為每秒每兆帕67公裡，後者的速度為73英裡/秒。
麻煩的是，測量引力波並不是一件容易的事，因為在2015年才首次直接檢測到它們。但是，根據紐約Flatiron研究所的天體物理學家Stephen Feeney的說法，在這一過程中可能會取得突破。下個十年。這個想法是利用這些事件發出的可見光，從成對的中子星之間的碰撞中收集數據，以確定它們相對於地球移動的速度。它還需要分析得出的引力波以求出距離，這兩者可以結合起來以給出哈勃常數的測量值，該測量值應該是最準確的。
HD 140283時代的奧秘正在導致更大，更科學的事物，從而改變了人們對宇宙運作方式的理解。
馬修斯說：「最可能解釋這一悖論的原因是一些被忽視的觀察效應和/或我們對宇宙膨脹動力學的理解中缺少的東西。」 確切地說，「某物」是什麼，一定會使天文學家面臨挑戰一段時間。