可观测Universe 第140章 玛土撒拉星

玛土撒拉星 (恒星)

· 描述：一颗看似比宇宙还老的恒星

· 身份：天秤座HD ，一颗贫金属次巨星，距离地球约190光年

· 关键事实：估算年龄约145亿年，与138亿年的宇宙年龄存在，促使天文学家不断 refine 恒星演化模型和宇宙学参数。

玛土撒拉星：天秤座里的“时间悖论”（第一篇幅·古老疑云）

深夜的智利阿塔卡马沙漠，欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）控制室里，咖啡杯在桌面上投下摇晃的影子。我盯着光谱仪传回的曲线，指尖无意识敲打着键盘——这颗代号HD 的恒星，像块烧红的炭，在我眼前灼出个问号。它的光穿越190光年抵达地球，携带的信息却让整个天文学界陷入困惑：如果宇宙诞生于138亿年前，为何这颗星的“年龄”算出来竟有145亿年？

它后来被称为“玛土撒拉星”，名字取自《圣经》中最长寿的老人（活了969岁）。但这个昵称背后，藏着一个更宏大的谜题：当恒星的年龄似乎“超越”了宇宙本身，我们该如何理解时间的刻度？

一、沙漠夜观：一颗“不合群”的暗星

2013年春天，我作为欧洲南方天文台的研究助理，参与“银河系古老恒星普查”项目。目标是用VLT的UVES光谱仪，分析天秤座区域数百颗暗星的金属含量——金属在这里指氢氦以外的元素，它们是恒星演化的“年轮”。

HD 最初只是列表上一个不起眼的目标：视星等7.2（肉眼勉强可见），距离190光年（在银河系尺度算“邻居”），光谱型G0（类似太阳的黄白色）。但当UVES的光谱线在屏幕上展开时，我的呼吸停了一瞬：铁元素的吸收线淡得像被水洗过，钙、镁等重元素的谱线也几乎看不见。“这星太‘干净’了，”我对着对讲机喊，“金属丰度只有太阳的1/250！”

项目组长皮埃尔博士凑过来，眼镜片上反射着光谱曲线：“贫金属星，而且是非常贫的那种。查查它的亮度……” 数据库显示，HD 的绝对星等（假设放在32.6光年处的亮度）是 3.4，比太阳亮1.5倍，但表面温度却只有5700℃（太阳是5500℃，略高一点）。“温度不高却更亮？”皮埃尔皱眉，“它不是主序星，已经进入次巨星阶段了——像太阳50亿年后那样，核心氢烧完，外壳膨胀。”

霍华德·邦德的“时间计算器”

要确定恒星年龄，天文学家有个“时间计算器”：恒星演化模型。就像根据树的年轮判断树龄，模型输入亮度、温度、金属丰度三个参数，就能推算出恒星从诞生到现在的“岁数”。HD 的参数很特殊：亮度中等、温度偏低、金属极少——这正是宇宙早期恒星的典型特征。

1912年，美国天文学家亨利·诺里斯·罗素首次测量HD 的视差（距离），算出它比太阳古老；1950年代，德国天文学家奥托·斯特鲁维通过光谱分析，确认它是贫金属星；但真正让它“出名”的，是2013年霍华德·邦德团队在《自然》杂志发表的论文。

邦德是美国空间望远镜科学研究所的资深研究员，他用哈勃太空望远镜的精密导星传感器，重新测量了HD 的视差——距离从之前的190光年修正为192光年（误差±5光年）。结合VLT的光谱数据（金属丰度[Fe/H]=-2.4，即铁含量是太阳的0.4%），他输入恒星演化模型，得到一个惊人的结果：145亿年±7亿年。

“比宇宙还老7亿年。”皮埃尔博士把论文摔在桌上时，我正泡第二杯咖啡。会议室里炸开了锅：宇宙年龄不是通过宇宙微波背景辐射测出来的吗？普朗克卫星2013年刚公布的结果是138.2亿年±0.2亿年，怎么会有颗星“活”得更久？

三、“年龄悖论”背后的三重迷雾

这个“时间悖论”像块石头扔进池塘，激起层层涟漪。天文学家们很快意识到，问题可能出在三个地方：恒星模型的误差、宇宙年龄的测量、我们对“古老”的定义。

1. 恒星模型的“简化假设”

恒星演化模型是个“理想化实验室”：假设恒星是完美的球体，内部物质均匀混合，不考虑自转、磁场等复杂因素。但HD 是贫金属星，内部结构可能与模型预测的不同。比如，它的核心可能比模型假设的更小，导致氢燃料消耗更慢，实际年龄可能比计算值年轻。

“模型就像用简笔画预测一个人的衰老，”皮埃尔打了个比方，“忽略皱纹、伤疤这些细节，画出来的‘老年’可能不准。” 2014年，德国马普所团队用更复杂的模型（加入非均匀对流）重新计算，HD 的年龄降到139亿年±9亿年——虽然仍比宇宙年龄大，但差距缩小了。

2. 宇宙年龄的“测量精度”

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