宇宙|我们是如何得出宇宙年龄是138亿年的结论的？恒星|年龄|星团|测量

宇宙有多古老?几代人以来，人们都在争论宇宙是否一直存在，它是否有开始，或者它是周期性的：既没有开始也没有结束。但是从20世纪开始一直持续到21世纪，我们不仅对这个问题得出了一个科学结论宇宙(正如我们所认识的那样)是从一个热的大爆炸开始的而且我们能够精确地确定这个开始的时间。我们现在满怀信心地说，宇宙有138亿年的历史。

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图注：我们的整个宇宙历史在理论上是很好理解的，但这仅仅是因为我们了解它背后的万有引力理论，也因为我们知道宇宙目前的膨胀率和能量组成。光将永远继续在这个不断膨胀的宇宙中传播，我们将在遥远的未来继续任意地接收光，但它将在到达我们的时间上受到限制。关于我们的宇宙起源，我们仍然没有答案，但是宇宙的年龄是已知的。
但我们能对这个答案有多自信呢?有人一定会问：
“我们是如何得出宇宙年龄是138亿年的结论的?”
测量宇宙年龄最简单、最直接的方法就是观察宇宙中的物体：例如恒星。仅在银河系中我们就有数千亿颗恒星，而古代天文学史上绝大多数都致力于研究和描述恒星。今天，随着天文学家发现恒星群的观测特性与它们的年龄之间的关系，它仍然是一个活跃的研究领域。

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基本情况是：
冷气体云在自身引力作用下崩塌，
导致大量新星同时形成，
有不同的质量、颜色和亮度，
最大、最蓝、最亮的恒星首先燃烧完它们的燃料。
【宇宙|我们是如何得出宇宙年龄是138亿年的结论的？】因此，当我们观察一个恒星群时，我们可以通过观察哪些类型的恒星仍然存在，以及哪些类别的恒星已经完全消失，来判断它的年龄。

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图注：恒星的生命周期可以从这里所示的颜色/星等图中理解。随着恒星的年龄增长，它们会“关闭”这张图，让我们可以确定这个星团的年龄。最古老的球状星团，如右图中较老的星团，其年龄至少为132亿年。
我们的星系中有各种不同年龄的恒星，但对任何单个恒星的测量都会充满不确定性。原因很简单：当我们观察单个恒星时，我们看到的是它今天的样子。我们看不到，也不知道，那颗恒星过去的历史上发生了什么，可能导致了它现在的状况。我们只能看到目前存在的东西的快照，来推断恒星演化。
你经常会看到有人试图测量单个恒星的年龄，但这总是伴随着一个假设：恒星在过去没有发生过相互作用、合并或其他暴力事件。由于这种可能性，以及我们今天观察宇宙时只看到幸存者的事实，这些年龄总是伴随着巨大的不确定性：大约10亿年甚至更久。

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图注：这是我们银河系最古老恒星的数字化巡天图像，它的年龄已经确定。这颗老化的恒星，被编目为hd140283 ，位于190光年之外。美国宇航局/欧空局的哈勃太空望远镜被用来缩小恒星距离的测量不确定性，这有助于精确计算145亿年(正负8亿年)的年龄。这可以与138亿年前的宇宙相协调(在不确定的范围内) ，但不能与只有125亿年的宇宙相协调。
然而，当我们观察大量恒星时，不确定性要小得多。在银河系这样的星系中形成的恒星集合开放星团通常包含几千颗恒星，只持续数亿年。这些恒星之间的引力相互作用最终导致它们分开飞行。虽然有一小部分持续了10亿年甚至几十亿年，但我们还没有探测到已知的开放星团，它们能和我们的太阳系一样古老。