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138亿年,这是教科书上宇宙的年龄。但这几年,这个数字一直有麻烦:另一套测量结果

138亿年,这是教科书上宇宙的年龄。但这几年,这个数字一直有麻烦:另一套测量结果暗示,宇宙也许只有125亿到129亿岁,凭空少了10亿年上下。

现在,银河系里15万多颗老恒星出面作证了。天文学家逐一测出它们的年龄,最老的一颗约137.3亿岁。年轻宇宙的说法就此被逼到墙角:恒星再早熟,也不可能比宇宙本身更老。

这项研究由英国朴次茅斯大学的因德拉尼尔·巴尼克(Indranil Banik)团队完成,7月1日提交到预印本服务器arXiv,尚未经同行评议。

宇宙的年龄之所以吵起来,根子在膨胀速度。宇宙在膨胀,星系彼此远离,这个速度天文学界称为哈勃常数,测它有两种办法。一种看宇宙微波背景,也就是大爆炸38万年后留下的余晖,从这团最古老的光里读出宇宙早期的状态,再按标准宇宙学模型推算今天的膨胀速度。另一种干脆直接量:拿造父变星、超新星这些亮度已知的天体当量天尺,测出近处星系远离我们的速度。

麻烦在于,两种办法的结果差了约9%,怎么都对不上。

而膨胀速度直接决定年龄:算宇宙多少岁,相当于把膨胀这部电影倒着放,看多久能缩回起点。膨胀越快,倒回去越省时间。如果近处量出的偏快速率适用于宇宙几乎全部历史,宇宙就只有125亿到129亿岁;如果宇宙微波背景那套推算没错,答案就是138亿。

这就是宇宙学界著名的哈勃危机(Hubble tension)。

巴尼克团队想到了第三条路:先不管膨胀,直接去查银河系最老居民的户口。老恒星就像地质学家手里的化石,一颗130亿岁的恒星摆在那里,宇宙就必须至少130亿岁,还得再加上这颗星自己成形所花的时间。

团队从中国的郭守敬望远镜(LAMOST)和盖亚星表的数据里挑出约24.7万颗亚巨星。这类恒星核心的氢刚烧完,正处在膨胀成红巨星之前的转折期,亮度和温度对年龄格外敏感,是全银河系年龄最好测的一批星。剔除化学成分不符合老年恒星特征的对象,再用另一套独立方法交叉核对,最后留下15.6万颗。

结果,样本里最老的恒星约137.3亿岁,误差不到2亿年,与此前用球状星团等其他老年天体得到的估计一致。大爆炸之后,这颗恒星本身还需要约2亿年才能成形,两个数加起来,与标准模型的138亿年在误差范围内正好咬合。

反过来看年轻宇宙:哪怕按129亿岁算,这颗星也比宇宙自己还老出好几亿年,物理上说不通。

于是嫌疑范围缩小了。此前一类流行的解释认为,某种未知的新物理在几乎整个宇宙历史中都改写了膨胀速率,可那样宇宙就该年轻得多,容不下这颗老星。剩下的可能都指向晚近:或许最近几十亿年,宇宙的膨胀方式发生了变化;或许我们恰好住在一个物质格外稀薄的巨大空洞里,周围密度更高的区域把本地星系向外拉,让家门口的膨胀显得偏快,量出的数字自然偏高。

当然,这份证词也有分量上限。团队列出了5个误差来源:样本大小、筛选标准、恒星模型假设、成星耗时的估计,以及理论预测本身,每一项都带来1.5亿到2亿年的不确定性。它们彼此独立,单独改进任何一项,都没法让结果明显变得更精确。

无论如何,138亿岁这个数字暂时稳住了。哈勃危机还没破案,但宇宙的婴儿期大概率是清白的,问题恐怕出在离我们更近的时间上,或者空间上。

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图为宇宙膨胀速度的测量矛盾示意图:对邻近宇宙的直接测量结果,与基于早期宇宙(宇宙微波背景)推算的预期值并不一致,图源:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/J. Pollard

信源:Banik, Indranil. "A new stellar census strengthens the case for a 13.8-billion-year-old universe." phys.org, 15 July 2026