銀河系的年齡有多大?

銀河系

我們生活在銀河系中，太陽系從誕生到現在已經有46億年的歷史。但我們知道，在太陽系形成之前，銀河系就已經存在了，因為銀河系中有很多恆星的壽命超過了46億年。那麼，銀河系的年齡有多大呢？我們的星系是在什麼時候形成的呢？

了解銀河系年齡的一個基本方法是觀察球狀星團，它們是密集的恆星群，主要分布在我們星系周圍的光暈中。由於球狀星團內的恆星基本在同一時間形成，因此，可以通過觀察球狀星團內紅矮星的比例，或者白矮星的溫度來確定它們的年齡。

球狀星團

紅矮星的年齡測量非常有用，因為這種恆星可以存在上萬億年，不像更大的恆星只會持續幾十億年，甚至只有幾百萬年。因此，如果一組恆星同時形成，較大的恆星將很快消失，而紅矮星繼續發光。所以球狀星團中紅矮星越多，它就越古老。另一方面，我們也可以通過白矮星來估算年齡。白矮星是中低質量恆星的殘餘物，它們不會再進行核聚變反應，所以它們會逐漸冷卻。在球狀星團中，白矮星的溫度越低，它們的年齡就越大。

結果顯示，銀河系中最古老的球狀星團大約有130億年的歷史，這意味著銀河系至少也有這麼古老。但是觀察這些星團中最古老的紅矮星時，我們發現它們並不是第一代恆星。它們包含的元素只能由早期的恆星形成，就是說在這些球狀星團形成之前，恆星一定在銀河系中已經誕生和死亡過。所以銀河系的年齡不只130億年，那麼，還會再高多少呢？

雖然除了氫和氦之外的大部分元素都是在恆星的核心以及超新星爆發產生的，但並非所有的元素都是。有些元素則是由重元素的放射性衰變所產生的，比如第4號元素——鈹。

三顆恆星中的鈹元素線光譜

宇宙射線通常是高速運動的質子或氦原子核，它們以接近光速的速度穿過星系。當這些宇宙射線與漂浮在太空的重原子核碰撞時，它們會使原子核分裂成更輕的元素，其中一種便是鈹元素。因為早期的恆星產生和超新星爆炸，宇宙射線在整個早期星系中無處不在，所以星際空間中鈹的數量會隨時間逐漸增加。測量一顆古老恆星的鈹含量，就能確定這個恆星形成之前，星系存在了多久。

《天文與天體物理學》（Astronomy and Astrophysics）雜誌於2004年刊載的一篇論文測量了這些元素的含量，結果顯示，銀河系的年齡大約有136億年。相比之下，宇宙的年齡只有138億年，這意味著我們的銀河系一定是宇宙中最早期的星系之一。我們的星系在宇宙「黑暗時期」剛結束之後就形成了，那時第一批恆星剛剛開始發光。