图解：哈勃太空望远镜在1996年和1997年拍摄的星系NGC4603的图像。天文学家利用这个星系中近50个造父变星确定了它距我们1.08亿光年远。这是在HST项目中用来确定哈勃常数值的最遥远星系。

（来源：Jeffrey Newman（加州大学伯克利分校）和NASA）

天文学家估计，大爆炸发生在100到200亿年前。他们通过两种方式来估测宇宙的年龄：（a）寻找最古老的恒星；（b）测量宇宙的膨胀率来推断宇宙大爆炸时间。

最古老的恒星

天文学家通过研究球状星团来计算宇宙中一些古老恒星的年龄。球状星团是由近百万颗几乎在同一时间形成的恒星组成的密集星团，球状星团中心附近的恒星密度是很大的，如果我们生活在一个球状星团的中心，将会有几十万颗恒星比半人马座阿尔法（目前最接近我们的恒星）更接近我们。

恒星的生命周期取决于它的质量，高质量恒星比低质量恒星亮得多，因此它们会很快烧尽氢燃料。像太阳这样的恒星，其核心有足够的燃料以目前的亮度燃烧大约90亿年。一颗质量是太阳两倍的恒星将在8亿年内耗尽其燃料。一颗10倍于太阳质量的恒星燃烧的亮度几乎是太阳质量的1000倍，并且只有2000万年的燃料供应。相反，一颗质量只有太阳一半的恒星，其燃烧速度很慢，足以维持200多亿年的能量。

因为同一星团中的恒星都在几乎同时间形成，这些星群可以作为宇宙钟使用。如果一颗星团年龄超过1000万年，那么其以氢为燃料的恒星的质量总和都将比10个太阳系的质量小。这意味着没有单个的氢燃烧星要比太阳还要亮1000倍。如果一颗星团的年龄超过2万亿年，那么其以氢为燃料的恒星的质量总和就不会比将比2个太阳系的质量大。

古老的星团中只有质量比0.7个太阳系小的恒星。这些低质量的恒星比太阳还要小，意味着古老星团的年龄在11到18万亿年之间。 此预测中的不确定性是由于难以确定一个星团的确切距离（也就是星团中恒星的亮度和质量的不确定性）。另一个不确定性来源于我们对星球演化的一些细节一无所知。

推演大爆炸

估计宇宙年龄的另一个方法是测量“哈勃常数”，哈勃常数（H0）是测量宇宙当前膨胀率的一个尺度。宇宙学家使用这一测量方法推演宇宙的年龄，这一推演法取决于当前宇宙的密度和宇宙的组成。

如果宇宙是平坦的并且多物质，那么宇宙的年龄是2/（3h0）。如果宇宙的物质密度非常低，那么它的推测年龄是：1/h0。如果能在广义相对论中添加一个宇宙常数的话，所推断的宇宙年龄甚至可以更大。

天文学家正在尝试不同技术来测量哈勃常数。目前最佳H0估计为50 km/s/百万秒视差到100 km/s/百万秒视差。用更熟悉的单位来说，天文学家估测1/h0为10亿至20万亿年。

如果我们对比两个量值，就会发现潜在的危机。如果天文学家估计1/H0是10万亿年是对的，那么宇宙的年龄将比其古老星球的年龄短。这一矛盾意味着，宇宙大爆炸的理论是错误的，或者我们需要在广义相对论中添加一个宇宙常数来解决这一矛盾。

有些天文学家相信，这个危机将会随着我们测量精准度的提升而消失。如果天文学家测量1/H0的最大值是正确的，而星团年龄的最小估计值也正确，那么，宇宙大爆炸理论是仍可以站住脚的。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. nasa

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