天文学家是否知道宇宙中哪颗恒星最古老，哪颗恒星最年轻？他们怎么知道？
图：已知最古老的恒星，正式名称为 HD 140283，但绰号为玛土撒拉，距离我们 190.1 光年。英澳天文台 (AAO) 英国施密特望远镜为数字化巡天拍摄了蓝光中的恒星。（图片来源：数字化巡天 (DSS)、STScI/AURA、Palomar/Caltech 和 UKSTU/AAO）
在浩瀚太空中闪烁的无数星星中，有的年纪大了，已经经历了宇宙的曙光，有的还年轻，即使是地球上最强大的望远镜也无法观测到它们。但是有可能知道哪颗星最年轻，哪颗星最老吗？
我们宇宙中最年轻的恒星很难确定，因为恒星不断地诞生，但我们知道的恒星中有一些候选者。相比之下，几十年来，科学家们已经知道有记录以来最古老的恒星——恰当地绰号为玛土撒拉。
恒星诞生在被称为星云的巨大尘埃和气体云的深处。星云中的一些气体团块被如此多的物质压住，以至于它们自身的重力迫使它们坍塌（因为更大的质量意味着更大的重力），坍塌云中心的强烈引力会产生气体——主要是氢——融入成为原恒星的东西。这些恒星胚胎开始将氢核融合成氦，并在此过程中发射辐射。一颗恒星在辐射能量之前不能被称为恒星，这就是它变得如此明亮的原因。一些微弱的星星只是刚刚在生命中闪耀。
图：新恒星一直在形成，但在 2022 年，天文学家董若冰及其同事在双星系统大犬座 Z 中捕获了一颗年轻恒星胚胎的图像。来自宇宙入侵者的扰动被斯巴鲁望远镜、Karl G. Jansky 超大型阵列和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列捕获。（图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)、NAOJ）
天文学家董若冰（在新标签中打开）加拿大维多利亚大学物理与天文学系的助理教授曾观察过这些新生恒星。他在《自然天文学》杂志上领导了一项 2022 年的研究，在一个被认为只有大约一百万年历史的双星原恒星系统上。董和他的同事们能够为这些恒星胚胎中的一些提供一个大致的年龄。他们经常发脾气，也就是所谓的吸积爆发。
当恒星经历吸积爆发时，它们会变得更热、更亮。它们周围的物质被加热了。原行星盘中的冰可能会蒸发，盘中的一些化学反应可能会因为物质被加热而被触发。
由于年轻的恒星仍在吸积物质，因此它们会从两端喷出巨大的气体射流或气体外流。这意味着它们仍在增加质量。由于外流会随着年龄的增长而消退，因此释放的气体量有助于天文学家估计恒星的年龄。更多的气体意味着更年轻的恒星。
与此同时，对名为玛士撒拉的恒星 HD 140283 的年龄估计引发了争议。据美国宇航局称，根据 2000 年的观测结果，早期估计它的年龄为 160 亿年。 这会使它比宇宙更古老，宇宙大约有 138 亿年的历史。天文学家立即表示，这颗恒星的年龄计算方式存在错误。如果不是这样，这就增加了宇宙比以前认为的早亿万年出现的可能性。
为了追根溯源，天文学家在 2013 年利用哈勃太空望远镜重新确定了玛土撒拉的年龄，并根据其亮度和与地球的距离（约 190 光-年。这将使它只比宇宙稍早，尽管年龄估计存在误差。
在恒星演化理论研究的帮助下，我们测量了距离以确定绝对光度，从而确定年龄。在测量和理论的不确定性范围内，我们发现了一个与宇宙年龄相容的年龄。
玛土撒拉是一颗亚巨星，它比大多数恒星更亮，但仍然没有巨星那么亮，巨星是如此之大，以至于它们的大小对于它们的温度和质量来说似乎是不正常的。次巨人也比巨人更红。恒星通过在其核心燃烧氢并通过核聚变将其转化为氦来释放能量。当大质量恒星开始耗尽其氢储备时，它们就会进入亚巨星阶段。在恒星生命的这个阶段，它的亮度或光度成为估计其年龄的极好方法。较暗的亚巨星年龄较大。
玛土撒拉是微红色的，并且在数十亿年的时间里一直在慢慢变暗，尽管它相对靠近地球意味着它对我们来说不会显得太暗，并且可以用合适的双筒望远镜看到。相比之下，太阳几乎没有生活过。我们的恒星只有不到 50 亿年的历史，预计还能再活 50 亿年左右，届时它将冷却并膨胀到太阳系中，以至于它将吞噬包括地球在内的轨道行星。
