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宇宙年龄是怎么测定的宇宙年龄怎么算出来的宇宙年龄是怎么测定的近几年,远红外线观测造父变星、行星状星云和麻省理工学院的约翰·托里的成片星系,3种不同的“标准蜡烛”使大多数人认为宇宙并不古老,仅有110-120亿年。
但是,并不能肯定这就是正确答案,至少有另外3个天文学家小组得出了不同的结果。其中的一个小组是以哈佛大学天文学系主任罗伯特·柯什纳为首,他们得出的结论是,宇宙并不古老,可能有150亿年。但杰奎琳·休特及她的学生们,以及普林斯顿大学的埃德·特纳,都测定宇宙有240亿年。
总而言之,到现在为止,宇宙究竟有多大这个问题还没有一个具体统一的答案,有待科学家们进一步研究。宇宙年龄之谜
宇宙的年龄有多大,这一直是科学家所关注的问题。因为它是宇宙是否会膨胀的一个指标。
测定宇宙年龄的方法有很多。用同位素年代法测量过地球的年龄为40~50亿年,月球年龄为46亿年,太阳年龄为50~60亿年,此法测定宇宙年龄为120亿年。
比较常用的还有球状星团测量法,它是借助恒星演化理论来测算恒星年龄,利用这个方法计算的宇宙年龄为80~180亿年。如果从测定的最老恒星的年龄约200亿年来看,宇宙的年龄至少应在180亿年以上。
宇宙年龄怎么算出来的根据美国天文学家哈勃提出的宇宙膨胀模型,宇宙年龄 t近似等于哈勃常数的倒数:
t~ 1/H
后者称为哈勃时间,数值上约为144亿年。哈勃时间 1/H与宇宙年龄 t有相同的量纲,且数量级相当,但不精确相等。许多时候为了方便,我们可以用哈勃时间代替宇宙年龄做些估算。具体到宇宙年龄的计算,不同的膨胀模型会给出稍微不同的宇宙年龄数值。在当下流行的LCDM模型框架中,宇宙年龄由下面这个积分公式给出:
其中 z是红移,代表了不同的宇宙时间。宇宙大爆炸对应的红移是正无穷,也就是积分上限。要计算今天的宇宙年龄积分下限就取零。H0是今天的哈勃常数,E(z)是红移z的函数,表示过去某个红移z时候的哈勃常数与今日哈勃常数的比值。我们看到,这个公式的主项依然是哈勃时间,所不同的是多了一个积分带来的修正因子。
对于一般情况这个积分没有解析表达式,只能数值求解。但对于一些特殊情形,这个公式有解析表达式。比如以物质主导的平直宇宙(这是最接近天文观测的情形),这个积分给出:
其中的两个参数满足:
前者代表今天宇宙中的物质组分(主要是暗物质)所占比例,后者代表今天宇宙中的暗能量组分所占比例。这两个数值由宇宙微波背景辐射,即CMB的观测给出。欧空局最先进的普朗克卫星积累九年的观测数据给出前者约为0.3111,后者约为0.6889,再加上今天的哈勃常数 H0=67.8km/s/Mpc,可以算得宇宙年龄约138亿年
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