• ​这是我们银河系中年龄最大的恒星的数字化测量图像。这颗老化的恒星编号为HD140283，距离我们超过190光年。NASA / ESA哈勃太空望远镜用于缩小恒星距离的测量不确定性，这有助于改进145亿年（正负8亿年）更精确年龄的计算。这可以与一个拥有138亿年历史的宇宙（在不确定性范围内）相协调，但不会与一个年仅125亿年的宇宙相协调。

21世纪最令人惊讶和有趣的发现之一是，测量宇宙膨胀率的不同方法产生了不一致的答案。如果你通过观察最早的信号来测量宇宙的膨胀率 ，你会发现宇宙以一个特定的速率扩展：67 km / s / Mpc，不确定性约为1％。

另一方面，如果你使用宇宙距离阶梯测量膨胀率—通过观察天文物体并绘制红移和距离—你得到一个不同的答案：73 km / s / Mpc，不确定性约为2％。这真是一个迷人的宇宙难题，但尽管一个团队声称相反，你无法通过使宇宙年轻十亿年来解决它。这就是原因。

• ​不断扩张的宇宙，充满了星系和我们今天观察到的复杂结构，起源于一个更小，更热，更密集，更均匀的状态。我们需要成千上万的科学家为我们工作才能达到这样的状态，然而对扩展速度实际上缺乏共识却告诉我们，无论是某些东西是错误的，我们在某处都有一个不明的错误，或者有即将到来的新科学革命。

乍一看，您可能会认为宇宙的膨胀率与宇宙的年龄有关。毕竟，如果我们回到大爆炸的那一刻，我们知道宇宙正在从这个密集的状态迅速扩张，我们知道它必须随着它的膨胀而变冷和减速。自大爆炸以来经过的时间以及它所构成的成分（如辐射，正常物质，暗物质和暗能量）决定了宇宙今天应该扩展的速度。如果它比我们之前怀疑的那样增长9％，那么宇宙可能比我们预期的要年轻9％。这是应用于问题的天真（和不正确）推理，但宇宙并不那么简单。

• ​三种不同类型的测量，遥远的恒星和星系，宇宙的大规模结构以及CMB的波动，使我们能够重建宇宙的扩张历史。不同的测量方法指向不同的扩展历史的事实可能指向物理学中的新发现的前进方向，或者更好地理解构成我们宇宙的东西。

你不能简单地做到这一点的原因是有三个独立的证据必须全部融合在一起才能解释宇宙。

1. 你必须考虑早期遗物数据，从宇宙的大尺度结构中出现的特征（称为重子声振荡，代表正常物质和辐射之间的相互作用）和宇宙微波背景的波动。
2. 您必须考虑距离梯数据，它使用明显的亮度和测量的物体红移来重建膨胀率和整个宇宙历史中膨胀率随时间的变化。
3. 而且，最后，你必须考虑我们所知道的星系和星团，我们所知道的星系和星团，它们可以通过单独的天文特性独立地确定恒星的年龄。

• ​来自三个独立来源的暗能量约束：超新星，CMB（宇宙微波背景）和BAO（这是在大规模结构的相关性中看到的摇摆特征）。请注意，即使没有超新星，我们也需要暗能量，并且我们需要准确描述宇宙的暗物质和暗能量之间存在不确定性和退化。

如果我们看一下前两个证据—早期遗物数据和距离梯数据—这就是扩张率的巨大差异来自于此。您可以从两者确定扩展速率，这是9％不一致的地方。

但这不是故事的结局; 差远了。您可以从上图中看到距离梯形数据（包括蓝色的超新星数据）和早期遗物数据（基于重子声振荡和宇宙微波背景数据，其他两种颜色）不仅相交和重叠，而且暗物质密度（x轴）和暗能量密度（y轴）都存在不确定性。如果你有一个拥有更多暗能量的宇宙，它会显得更老; 如果你有一个暗物质更多的宇宙; 它看起来会更年轻。

• ​四种不同的宇宙学导致CMB中的波动相同，但独立测量单个参数可以打破这种退化。研究距离梯的宇宙学家希望开发类似类似管道的方案，以了解他们的宇宙学如何依赖于包含或排除的数据。

这对于早期遗物数据和距离梯数据来说是一个大问题：我们拥有的数据可以适合多种可能的解决方案。如果你调整正常物质，暗物质和暗能量密度，以及宇宙的曲率，缓慢的膨胀率可以与我们在宇宙微波背景中看到的波动一致的宇宙一致（如上所示） 。

事实上，如果你单独观察宇宙微波背景数据，你可以看到更大的扩展速率是非常可能的，但是你需要一个宇宙具有更少的暗物质和更暗的能量来解释它。在这种情况下，特别有趣的是，即使你要求更高的膨胀率，增加暗能量和减少暗物质的行为也会使宇宙的年龄几乎保持不变，达到138亿年。

• ​在普朗克之前，数据的最佳拟合表明哈勃参数大约为71 km / s / Mpc，但现在对于暗物质密度（x轴）来说，大约69或更高的值太大了通过其他方法和标量光谱指数（y轴的右侧）看到我们需要宇宙的大尺度结构才有意义。仍然允许更高的哈勃常数值73 km / s / Mpc，但只有当标量光谱指数高时，暗物质密度低，暗能量密度高。

如果我们计算出宇宙具有以下参数：

1. 扩展速度为67 km / s / Mpc，
2. 总（正常+暗）物质密度为32％，
3. 暗能量密度为68％，

自大爆炸以来，我们得到了一颗长达138.1亿年的宇宙。在这种情况下，标量光谱指数约为0.962。

另一方面，如果我们要求宇宙具有以下非常不同的参数：

1. 扩展速度为73 km / s / Mpc，
2. 总（正常+暗）物质密度为24％，
3. 暗能量密度为76％，

自大爆炸以来，我们得到的宇宙已经存在了137.2亿年。在这种情况下，标量光谱指数 （n s ）约为0.995。

• ​温度波动幅度（y轴）的某些方面之间的相关性作为减小角度尺度（x轴）的函数，显示宇宙与标量光谱指数0.96或0.97一致，但不是0.99或1.00。

当然，我们对标量光谱指数的数据不利于这个值，但这不是重点。关键在于：使宇宙膨胀更快并不意味着更年轻的宇宙。相反，它暗示宇宙具有不同的暗物质和暗能量比率，但宇宙的年龄基本保持不变。

这与一支球队所宣称的非常不同，而且由于我们已经提出的原因，它非常重要：宇宙必须至少与其中的星星一样古老。虽然在任何单个恒星或星团的年龄上肯定存在大量的误差条（即不确定性），但是完整的证据不能很容易地与年龄大于135亿年的宇宙相协调。

• ​SDSS J102915 + 172927位于银河光环中，距离我们大约4,140光年，是一颗古老的恒星，其中只有太阳拥有的重量元素的1 / 20,000，并且应该超过130亿年：宇宙中最古老的元素之一甚至可能在银河系之前形成。像这样的恒星的存在告诉我们宇宙不能具有导致比其中的恒星年龄更年轻的属性。

宇宙需要至少50到1亿年才能形成所有的恒星，而这些恒星仅由氢和氦构成：它们今天不再存在。相反，最古老的个体恒星存在于个别星系的晕圈的外围，并且具有非常微量的重元素。这些恒星充其量只是形成第二代恒星的一部分，而且它们的年龄与一个比公认的最适合的138亿年的数字年轻十亿年的宇宙不一致。

但是我们可以超越个体恒星并观察球状星团的年龄：在宇宙的早期阶段形成的密集恒星集合。内部的恒星，基于哪些已经变成红巨星，哪些尚未这样做，给我们一个完全独立的宇宙年龄测量。

• ​你看到的闪烁的星星是可变性的证据，这是由于独特的周期/亮度关系。这是球状星团Messier 3的一部分图像，其中的星星属性允许我们确定整个星团的年龄。

天文学从对夜空中物体的研究开始，肉眼看不到任何物体比星星更多或更明显。经过几个世纪的研究，我们学到了天文科学中最重要的部分之一：恒星如何生存，燃烧燃料和死亡。

特别是，我们知道所有恒星，当它们活着并通过主要燃料燃烧（将氢气融合成氦气）时，具有特定的亮度和颜色，并且仅在一定的时间内保持特定的亮度和颜色：直到他们的核心开始耗尽燃料。在那时，更明亮，更蓝，更高质量的恒星开始“关闭”主序列（颜色 - 幅度图上的曲线，下面），演变成巨人和/或超巨星。

• ​可以在此处显示的颜色/幅度图的上下文中理解恒星的生命周期。随着恒星群体的老化，他们“关闭”图表，允许我们确定相关群集的年龄。最古老的球状星团年龄至少为132亿年。

通过观察那些同时形成的恒星群的转折点，我们可以弄清楚 - 如果我们知道恒星是如何工作的 - 那么星团中的恒星有多久。当我们观察那里最古老的球状星团时，那些重元素中最低的那些，其中关闭的是最低质量的恒星，其中许多都超过12或甚至130亿年，年龄高达132亿年份。

没有一个比当前接受的宇宙年龄更早，这似乎提供了重要的一致性检查。我们在宇宙中看到的物体将非常艰难地与125亿年的宇宙年龄相协调，如果你将我们最合适的数字（138亿年）降低9％，你就会得到这个数字。一个年轻的宇宙充其量只是一个宇宙的远射。

• ​来自距离梯（红色）的现代测量张力与来自CMB和BAO（蓝色）的早期信号数据显示为对比。早期信号方法是正确的，并且距离阶梯存在根本缺陷，这似乎是合理的; 可能有一个小规模的错误偏向早期信号方法和距离梯是正确的，或者两个组都是正确的，某些形式的新物理（在顶部显示）是罪魁祸首。但是现在，我们无法确定。

可能有些人认为我们不知道宇宙的年龄是什么，而且这个宇宙膨胀的难题可能导致宇宙比我们今天的年龄更年轻。但这会使我们已经拥有并接受的大量强大数据无效; 更可能的解决方案是暗物质和暗能量密度与我们先前所怀疑的不同。

宇宙肯定会发生一些有趣的事情，为我们提供如此奇妙的差异。为什么宇宙似乎关心我们使用哪种技术来衡量扩张率？暗能量或其他一些宇宙属性会随着时间的推移而改变吗？是否有新的领域或力量？重力在宇宙尺度上的表现与预期不同吗？更多更好的数据将有助于我们找到答案，但一个明显更年轻的宇宙不太可能成为答案。