对低铁 PicII-503 恒星的新测量证实宇宙已有 138 亿岁

在银河系外围发现一个奇特的天体，为宇宙形成的最早时刻提供了前所未有的数据。研究人员分析了这颗编号为 PicII-503 的恒星，发现它的重金属含量比在太阳上观测到的要少得多，将其归类为迄今为止检测到的最古老的天体之一。铁和钙等元素的极度缺乏表明，这颗恒星是由大爆炸后不久第一代恒星的直接遗骸形成的。从这次观测中获得的信息加强了当前的宇宙学估计，即宇宙的年龄约为 138 亿年。

化学成分和寻找第一代恒星

为了了解 PicII-503 的相关性，有必要观察数十亿年来太空的化学演化。在最初的膨胀事件发生后不久，宇宙几乎完全由氢、氦和少量的锂组成，不存在更复杂的元素。

由这片原始云形成的第一批恒星质量巨大且寿命短暂，最终以超新星爆炸结束，将第一批重元素喷射到外太空。在天文学中，任何比氦重的元素在技术上都被归类为金属。

这颗新分析的恒星的铁含量比太阳低 43,000 倍，钙含量也比太阳低 160,000 倍。这种巨大的差异为研究人员提供了精确的时间标记。

这种重金属的极度匮乏是一种化学特征，证明它们是在宇宙环境尚未因多代恒星爆炸而丰富时形成的，从而保留了宇宙在非常年轻时的组成。

Pictor II 矮星系在保存古代恒星方面的作用

迄今为止，物体的位置是维持其原始特征的决定性因素。 PicII-503 位于 Pictor II 矮星系的外围区域，天文学家认为这里是真正免受星系化学污染的避难所。与银河系致密而活跃的盘面不同，在银河系中，恒星的不断形成和死亡不断循环利用重金属并丰富星际气体，而矮星系的恒星形成速度要慢得多且零星，这会及时冻结某些区域。

这种低浓缩动态使恒星能够避免受到后来的星系过程的污染。除了铁的稀缺之外，这颗恒星还含有大量的碳，与太阳标准相比，碳元素与铁的比例高出 1,500 倍。这种特定的化学特征是受低能超新星碎片影响的第二代恒星的典型特征，使 PicII-503 成为空间膨胀早期发生的原始核合成过程的清晰直接证据。

宇宙学指标和空间背景辐射

宇宙的年龄不仅仅是通过观察古代恒星来计算的，而是通过一组相互补充的独立测量来计算的，以形成一个强大的模型。哈勃常数目前估计约为每秒每百万秒差距 70 公里，衡量宇宙持续膨胀的速度。

通过计算这个膨胀值的倒数，科学家们能够回到所有遥远星系叠加在一个点上的时间。这一数学计算得出了接近 140 亿年的初步估计，作为进一步研究的基础。

为了精确计算这个数字，天体物理学使用了宇宙微波背景辐射，这是大爆炸后约 40 万年温度降至低于 4,000 开尔文时释放的剩余辉光。这种辐射的声学模式取决于光传播的距离，证实了 138 亿年的确切年龄。

太阳系星际碎片分析

除了观察遥远的恒星之外，现代天文学还利用访问我们宇宙附近的物体来探测银河系结构的年龄。穿越太阳系的星际彗星和小行星携带着来自其起源地的同位素特征，起到时间胶囊的作用。

对这些天体进行的测量表明，它们来自古老的恒星群，年龄在 10 到 120 亿年之间。由于这些碎片源自大爆炸很久之后形成的系统，因此它们建立了一个可靠的下限，证明没有任何物体可以超过计算出的宇宙年龄，并加强了对解释早期化学分布的模型的需求。

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宇宙考古学和星系结构的演化

由于深度和高精度观测仪器的技术进步，像 PicII-503 这样的遗迹的识别成为可能。该物体是通过暗能量相机探测到的，暗能量相机是安装在智利维克托·M·布兰科望远镜上的一种高度敏感的设备。这类研究通常被称为宇宙考古学，旨在绘制宇宙从最初的热、致密和均匀状态到我们今天观察到的复杂星系网的转变过程。这一发现凸显了我们自己的行星系统在宇宙学尺度上存在的短暂性。虽然宿主星系 Pictor II 的年龄估计超过 100 亿年，但太阳只是在宇宙历史的最后三分之一，即大约 46 亿年前才出现。没有一颗恒星可能在大爆炸之前形成，也没有在最初的极端条件下完好无损地存活下来，但对这些金属极度贫乏的恒星的持续分析使科学家能够微调关于物质在空间膨胀的第一个十亿年中如何凝聚的理论模型。

低金属丰度天文观测的未来

尽管局部膨胀测量结果与原始数据之间仍然存在微小差异，但詹姆斯·韦伯太空望远镜等尖端设备最近收集的信息有助于完善计算，而不会改变既定的科学共识。多种独立技术的结合增强了当前宇宙学估计的稳健性，并指导了太空探索的下一步。

研究人员记录的技术数据

为了客观地记录这一发现，天文学家在观测报告中整理了PicII-503的主要化学和物理特征。这些记录指向特定的指标，这些指标将这个天体与银河系盘中处理的任何其他物体区分开来。

官方调查强调了该恒星的以下参数：

– 铁水平：太阳丰度的 1 比 43,000 的比率；

– 钙含量：1比160,000太阳丰度的比率；

– 碳含量：铁含量比太阳高 1,500 倍；

– 确切位置：Pictor II矮星系的外围区域；

– 宿主星系的估计年龄：大于 100 亿年。