每日天文第3期 | 科普问答

本期科普问答

以下哪个计算结果在今天看来是最不合理的？

A. 根据超新星爆发时的重元素丰度理论，推出地球的铀的生成时间大约在66亿年前

B. 根据哈勃测定的宇宙膨胀速度，推出宇宙年龄为10~20亿年

C. 测得一颗白矮星的年龄约为100亿年，那么宇宙年龄不会小于100亿年

点击展开解析

【参考答案】B

A. 宇宙中的超重元素主要来源于超新星爆发。超新星爆发会通过r-process（快中子反应，即大量中子塞进原子核）等机制，形成很多重元素，且这些重元素的丰度之比是可预测的。这些重元素的半衰期不同，例如U-235约为7亿年，U-238约为45亿年，可以通过比较二者丰度比值的“超新星爆发计算值”与“太阳系内测量值”，反推产生太阳系铀元素的上一次超新星爆发距离今天的时间。这个时间（66亿年）超过目前公认的太阳系年龄（约50亿年），这合理。

B. 哈勃是发现宇宙膨胀（1929年发现星系退行的速率与星系距离的比值是一常数）的天文学家，但它测得的膨胀速度远远大于现代参考值，因此反推算得的宇宙年龄远远小于现代参考值（例如135~140亿年）。

C. 白矮星没有能量来源，一直向外发光，亮度与温度、半径有基本固定的关系（斯特藩-玻尔兹曼定律），质量与半径也有基本固定的关系，它诞生时的温度非常高、降温速度非常快（诞生时的温度不太重要，例如，从20万K降到10万K的时间很短），但随着温度降低，降温速度逐渐放慢，我们可以通过测量它的温度反推它的年龄。