天文學家是否知道宇宙中哪顆恆星最古老，哪顆恆星最年輕？他們怎麼知道？
圖：已知最古老的恆星，正式名稱為 HD 140283，但綽號為瑪土撒拉，距離我們 190.1 光年。英澳天文台 (AAO) 英國施密特望遠鏡為數字化巡天拍攝了藍光中的恆星。（圖片來源：數字化巡天 (DSS)、STScI/AURA、Palomar/Caltech 和 UKSTU/AAO）
在浩瀚太空中閃爍的無數星星中，有的年紀大了，已經經歷了宇宙的曙光，有的還年輕，即使是地球上最強大的望遠鏡也無法觀測到它們。但是有可能知道哪顆星最年輕，哪顆星最老嗎？
我們宇宙中最年輕的恆星很難確定，因為恆星不斷地誕生，但我們知道的恆星中有一些候選者。相比之下，幾十年來，科學家們已經知道有記錄以來最古老的恆星——恰當地綽號為瑪土撒拉。
恆星誕生在被稱為星雲的巨大塵埃和氣體雲的深處。星雲中的一些氣體團塊被如此多的物質壓住，以至於它們自身的重力迫使它們坍塌（因為更大的質量意味著更大的重力），坍塌雲中心的強烈引力會產生氣體——主要是氫——融入成為原恆星的東西。這些恆星胚胎開始將氫核融合成氦，並在此過程中發射輻射。一顆恆星在輻射能量之前不能被稱為恆星，這就是它變得如此明亮的原因。一些微弱的星星只是剛剛在生命中閃耀。
圖：新恆星一直在形成，但在 2022 年，天文學家董若冰及其同事在雙星系統大犬座 Z 中捕獲了一顆年輕恆星胚胎的圖像。來自宇宙入侵者的擾動被斯巴魯望遠鏡、Karl G. Jansky 超大型陣列和阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列捕獲。（圖片來源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)、NAOJ）
天文學家董若冰（在新標籤中打開）加拿大維多利亞大學物理與天文學系的助理教授曾觀察過這些新生恆星。他在《自然天文學》雜誌上領導了一項 2022 年的研究，在一個被認為只有大約一百萬年曆史的雙星原恆星系統上。董和他的同事們能夠為這些恆星胚胎中的一些提供一個大致的年齡。他們經常發脾氣，也就是所謂的吸積爆發。
當恆星經歷吸積爆發時，它們會變得更熱、更亮。它們周圍的物質被加熱了。原行星盤中的冰可能會蒸發，盤中的一些化學反應可能會因為物質被加熱而被觸發。
由於年輕的恆星仍在吸積物質，因此它們會從兩端噴出巨大的氣體射流或氣體外流。這意味著它們仍在增加質量。由於外流會隨著年齡的增長而消退，因此釋放的氣體量有助於天文學家估計恆星的年齡。更多的氣體意味著更年輕的恆星。
與此同時，對名為瑪士撒拉的恆星 HD 140283 的年齡估計引發了爭議。據美國宇航局稱，根據 2000 年的觀測結果，早期估計它的年齡為 160 億年。 這會使它比宇宙更古老，宇宙大約有 138 億年的歷史。天文學家立即表示，這顆恆星的年齡計算方式存在錯誤。如果不是這樣，這就增加了宇宙比以前認為的早億萬年出現的可能性。
為了追根溯源，天文學家在 2013 年利用哈勃太空望遠鏡重新確定了瑪土撒拉的年齡，並根據其亮度和與地球的距離（約 190 光-年。這將使它只比宇宙稍早，儘管年齡估計存在誤差。
在恆星演化理論研究的幫助下，我們測量了距離以確定絕對光度，從而確定年齡。在測量和理論的不確定性範圍內，我們發現了一個與宇宙年齡相容的年齡。
瑪土撒拉是一顆亞巨星，它比大多數恆星更亮，但仍然沒有巨星那麼亮，巨星是如此之大，以至於它們的大小對於它們的溫度和質量來說似乎是不正常的。次巨人也比巨人更紅。恆星通過在其核心燃燒氫並通過核聚變將其轉化為氦來釋放能量。當大質量恆星開始耗盡其氫儲備時，它們就會進入亞巨星階段。在恆星生命的這個階段，它的亮度或光度成為估計其年齡的極好方法。較暗的亞巨星年齡較大。
瑪土撒拉是微紅色的，並且在數十億年的時間裡一直在慢慢變暗，儘管它相對靠近地球意味著它對我們來說不會顯得太暗，並且可以用合適的雙筒望遠鏡看到。相比之下，太陽幾乎沒有生活過。我們的恆星只有不到 50 億年的歷史，預計還能再活 50 億年左右，屆時它將冷卻並膨脹到太陽系中，以至於它將吞噬包括地球在內的軌道行星。
