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浏览次数:91 时间:2019-09-01

太阳系附近发现与宇宙几乎同样古老的恒星

7800光年: 哈勃精确测出地球与远古球状星团距离 所用方法有助改进恒星演化模型

据国外媒体报道,科学家在距离地球非常近的宇宙空间中发现了一个不可思议的天体,其年龄几乎和宇宙一样古老,这就是编号为HD 140283的“史前恒星”。根据NASA和欧洲南方天文台的计算,这颗恒星距离我们大约190光年,但年龄的估计值达到了144.6+-0.8亿年,从年龄上看可推出它是宇宙诞生后最初的几代恒星,对于天文学家而言,研究此类贫金属恒星是相当重要的,可对宇宙年龄的估算起到限制作用。

科技日报北京4月9日电 据美国国家航空航天局官网近日消息,天文学家使用哈勃太空望远镜,首次精确测量了地球与宇宙中最古老天体系统之一——球状星团NGC 6397的距离。新研究有助于对宇宙年龄进行独立估算,使用的测量方法也将帮助天文学家改进恒星演化模型。

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恒星团是恒星演化模型的关键组成部分,因为每个星团中恒星之间的距离、年龄、化学成分基本相同。NGC 6397是距离地球最近的球状星团之一,是宇宙大爆炸发生后不久即诞生的恒星群。最新测量表明,该星团距离地球7800光年,误差率仅为3%。在恒星模型中,地球到球状星团的准确距离可被用作参考值,用于研究年轻和古老恒星群的特征。

这颗恒星距离我们大约190光年,但年龄的估计值达到了144.6+-0.8亿年

目前,天文学家一般通过将恒星的光度、颜色与理论模型以及太阳系附近类似恒星的光度和光谱色进行比较,来估计这些球状星团与地球的距离,但这种方法得到的距离误差高达10%—20%。

工作小组注意到,对HD 140283恒星的年龄估算似乎超过了宇宙年龄,当前宇宙学研究认为宇宙年龄为137.7+-0.06亿年,显然144亿年偏大,但科学家认为过去分析球状星团和哈勃常数来估算宇宙年龄时会出现较大的不同,其中可存在数十亿年的差值,因此对HD 140283恒星进行探索的研究人员认为该恒星年龄与宇宙年龄不存在冲突。

此次,由汤姆:布朗领导的太空望远镜科学研究所团队,使用三角视差法来确定星团与地球的距离。这种方法可测量由于观察者视角变化而引起的物体位置微小但明显的移动。由于地球围绕太阳运动,哈勃望远镜测量了星团中明显的微小晃动。

其实贫金属恒星的研究有助于对宇宙年龄进行限制,这是因为宇宙中较重的金属形成于超新星爆炸,通过这一进程来形成其他金属,当超新星爆发后碎片金属可污染其周围的星际介质,而此后形成的恒星就充分利用了这样被污染了的星际物质,比如气体和尘埃,由此形成的新恒星所含的金属比前代恒星更加丰富,以此类推。事实上,HD140283恒星的铁含量极低,比太阳铁含量的1%还要少。

在新研究中,哈勃望远镜高分辨率的第三代广域相机测量了40个NGC 6397星团的视差,每6个月进行一次测量,历时两年。随后,研究人员结合这些结果,获得了精确的距离。此外,他们通过计算得出,NGC 6397的年龄为134亿岁。

本项研究中,科学家对恒星年龄的估算以及演化情况进行推测,y轴表示恒星的伪光度,x轴表示温度,演化年龄介于134至144亿年之间,当然这样的估算年龄并不太准确。对此,研究小组使用了哈勃空间望远镜对HD140283恒星进行三角视差法测量,可重新计算该恒星与地球的距离、年龄。通过对恒星光度以及温度进行函数关系计算,推导出其年龄为144.6+-0.8亿年。

研究人员表示,如果将哈勃望远镜测量的距离与欧洲空间局的盖亚空间天文台即将获得的结果相结合,可达到1%的精度。盖亚能以前所未有的精度测量恒星的位置和距离。第二批恒星的数据将于4月下旬发布。

球状星团以及哈勃常数计算出的宇宙年龄存在显著差异,美国宇航局的天文学家分析了两者计算宇宙年龄时存在的不同,当前宇宙年龄计算数据来自威尔金森微波各向异性探测器,通过将前提条件的假设将宇宙年龄控制在误差范围内。此前,科学家对球状星团进行观测时就发现其年龄甚至大于宇宙年龄,因此球状星团的年龄被认为是宇宙学中的限制,通过对不同恒星演化的统计,由此计算出球状星团的真实年龄值。

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恒星年龄与宇宙年龄存在差异的部分原因来自对宇宙距离尺度的不确定性,需要准确计算目标天体的距离。此前科学家对哈勃常数估算范围为50至100公里/秒/百万秒差距,通过天体周年视差方法来测量邻近星系之间的距离,该数值提供了一个100亿年的宇宙年龄,因此,从哈勃常数估计肯定不太令人满意,天文学家意识到需要一个更可靠的结果。

研究小组借助哈勃望远镜对球状星团中的恒星年龄以及距离进行精确观测,但目前并不清楚球状星团年龄是否与宇宙年龄“兼容”,而本项研究再次证实了在太阳系附近的确存在“宇宙级”的古老恒星。 (Everett/编译)

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