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星系是在什么时候形成的?银河系的年龄究竟有多大?

时间:2019-11-11 22:02 来源:网络 作者: 菜叶

我们生活在银河系中,太阳系从诞生到现在已经有46亿年的历史。但我们知道,在太阳系形成之前,银河系就已经存在了,因为银河系中有很多恒星的寿命超过了46亿年。那么,银河系的年龄有多大呢?我们的星系是在什么时候形成的呢?

了解银河系年龄的一个基本方法是观察球状星团,它们是密集的恒星群,主要分布在我们星系周围的光晕中。由于球状星团内的恒星基本在同一时间形成,因此,可以通过观察球状星团内红矮星的比例,或者白矮星的温度来确定它们的年龄。

红矮星的年龄测量非常有用,因为这种恒星可以存在上万亿年,不像更大的恒星只会持续几十亿年,甚至只有几百万年。因此,如果一组恒星同时形成,较大的恒星将很快消失,而红矮星继续发光。所以球状星团中红矮星越多,它就越古老。

另一方面,我们也可以通过白矮星来估算年龄。白矮星是中低质量恒星的残余物,它们不会再进行核聚变反应,所以它们会逐渐冷却。在球状星团中,白矮星的温度越低,它们的年龄就越大。

结果显示,银河系中最古老的球状星团大约有130亿年的历史,这意味着银河系至少也有这么古老。但是观察这些星团中最古老的红矮星时,我们发现它们并不是第一代恒星。它们包含的元素只能由早期的恒星形成,就是说在这些球状星团形成之前,恒星一定在银河系中已经诞生和死亡过。所以银河系的年龄不只130亿年,那么,还会再高多少呢?

虽然除了氢和氦之外的大部分元素都是在恒星的核心以及超新星爆发产生的,但并非所有的元素都是。有些元素则是由重元素的放射性衰变所产生的,比如第4号元素——铍。

三颗恒星中的铍元素线光谱  

宇宙射线通常是高速运动的质子或氦原子核,它们以接近光速的速度穿过星系。当这些宇宙射线与漂浮在太空的重原子核碰撞时,它们会使原子核分裂成更轻的元素,其中一种便是铍元素。因为早期的恒星产生和超新星爆炸,宇宙射线在整个早期星系中无处不在,所以星际空间中铍的数量会随时间逐渐增加。测量一颗古老恒星的铍含量,就能确定这个恒星形成之前,星系存在了多久。  

《天文与天体物理学》(Astronomy and Astrophysics)杂志于2004年刊载的一篇论文测量了这些元素的含量,结果显示,银河系的年龄大约有136亿年。

相比之下,宇宙的年龄只有138亿年,这意味着我们的银河系一定是宇宙中最早期的星系之一。我们的星系在宇宙“黑暗时期”刚结束之后就形成了,那时第一批恒星刚刚开始发光

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