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星星也有“心跳”
跟着天文学家给银河测年龄

日期:04-25
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版面:a0004版:潮新闻·成长读本       上一篇    下一篇

银河系 图源视觉中国
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  银河系到底几岁?过生日要吹几根蜡烛?

  星星也有“心跳”

  跟着天文学家给银河测年龄

  夏夜,正是观测银河的好时机。当你抬头望向银河时,有没有想过,我们所住的银河系到底几岁了?它过生日的时候,该吹多少根蜡烛呢?

  这个问题可不简单。毕竟没有人亲眼看到过银河系诞生的那一刻。但一代代天文学家们花了几百年时间努力寻找答案。

  A

银河系长什么样

  一开始,人们连银河系的形状也不太了解,大家以为银河就是天上的一条“牛奶路”。直到1609年,伽利略第一次把望远镜指向银河,才发现它原来是由无数颗暗弱的星星挤在一起形成的。

  后来,天文学家开始研究我们住的这个“星星部落”到底有多大。

  最早认真研究银河系结构的是著名英国天文学家威廉·赫歇尔。他花了十几年时间一颗一颗地数星星,总共数出了117600颗,并在1785年画出了银河系的样子。这让人们第一次意识到,银河系是一个大家族。这是人类认识银河系的重要里程碑。

  但当时,天文学家一度以为太阳在银河系的正中央。直到1918年,美国天文学家沙普利研究了69个球状星团(就像一个个星星组成的小家庭)才发现,有90%的球状星团“倒向”银河系的一侧,由此他推断太阳并不居于银河系中心,而是处在靠近银河系边缘的地方。

  到了近代,天文学家终于搞清楚了:银河系其实是一个巨大的旋涡星系,它的形状就像一个大大的飞盘。这个飞盘从里到外,依次是银心、银核、银盘、银晕和银冕。

  其中,银盘区域又可以分成厚盘和薄盘。厚盘里住着古老的恒星,薄盘里则是年轻的恒星、星云,我们地球所在的太阳系就在薄盘里。

  B

给星星“听诊”

  知道了银河系的长相之后,天文学家开始追问一个更深的问题:这个巨大的“星星部落”是什么时候形成的?

  星星不会说话,但天文学家找到了好几种“打听”星星年龄的办法:有的看恒星的颜色和亮度,有的分析恒星的身体里的成分,还有的观察恒星在银河系里的运动轨迹。

  而最近这些年,一些天文学家通过听星星的“心跳”来判断恒星的年龄,这种方法叫星震学,是目前测量恒星年龄最准的方法之一。

  天文学家发现,在一些恒星内部,有炽热的气泡在不断上升、破裂,会导致整个恒星一阵阵震动,形成了恒星的“心跳”。天文学家们观测到,这种震动会让恒星的亮度发生变化,通过测量这种亮度变化,就能靠恒星结构和演化模型推算出恒星的质量、半径,进而确定它们的年龄。

  中国科学院国家天文台研究员向茂盛老师介绍,在2028年,中国计划发射一颗系外行星巡天太空望远镜到距离地球150万公里的第二拉格朗日点,大家都叫它ET(全称Earth 2.0),它能更加精准地捕捉星星的“心跳”。

  “ET最大的特点就是‘看得更宽、存得更多’。有了它,就可以解开更多关于银河系的谜题。”向茂盛说。

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我们从何而来

  近几年,向老师团队也围绕银河系年龄做了许多关键研究。

  早在2022年,他们就利用中国的郭守敬望远镜和欧洲的盖亚太空望远镜,分析了近25万颗恒星的年龄,画出了一条清晰的银河系“成长时间轴”,告诉我们银河系厚盘中那些古老恒星早在130亿年前就开始形成了。

  2024年,向老师团队又有了新的突破。他们在银河系发现了现存最古老的银盘结构,竟然是135亿年前形成的!就像神话中盘古开天辟地一样。于是,他们给银盘里这个最古老的“家族”起了个名字——“盘古”。

  把这些发现串在一起,古今中外的天文学家花了几百年时间,终于知道银河系大约有135亿岁。

  研究银河系是怎么形成、怎么长大的,其实是在回答一个人类最古老的问题:我们究竟从哪儿来?

  向老师说:“我们要看得越来越远,看到宇宙的边界,也要通过时间这把刻度尺,从另一个角度去了解宇宙,从而找到我们是从哪里来的答案。”

  银河系的故事还在继续,而天文学家的探索也没有结束。也许有一天,你也会成为那个揭开银河系新秘密的人。