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在他最近的研究中,达乌法斯通过比较两种长寿命放射性元素——铀238和钍232的衰变,完善了宇宙时钟的精确度。依照达乌法斯的新方法,银河系的年龄大约为145亿年,误差为正负20亿年。 这个年龄与以前的方法所估计的数值大体一致,以前估计的年龄为122亿年,几乎与宇宙本身一样古老。达乌法斯的发现证实了现有方法在存在缺陷的情况下所作出的猜测:“在大-之后,包括我们银河系在内的大型结构的形成并没有花费太多的时间,”他说。 银河系120亿岁的年龄估计,是建立在两种不同恒星——球状星团和白矮星——性质的基础之上的。但是,这种估计都依赖于有关恒星演化和核物理的假设,科学家们还没有将这些假设验证到令他们完全放心的程度。 球状星团是存在于星系外围的星团。恒星的演化过程暗示,球状星团中的大多数恒星几乎都与星系本身一样古老。当大-在137亿年前发生的时候,宇宙中仅有的元素就是氢、氦和少量的锂。银河系的球状星团一定是如此古老的,因为它们主要是由氢和氦所组成。恒星内部总是不断地通过核聚变制造出更重的元素,然后再通过恒星的死亡将它们抛回太空中去,因此更年轻的恒星应该包含有更重的元素。 与此同时,白矮星是用尽了自身能源,已经演化到生命最后阶段的恒星。“白矮星没有能量来源,因此它只能冷却下去。如果你观测到它的温度,并且知道它冷却的速度,那么你就能大体估计出星系的年龄,因为其中一些白矮星大约与星系一样古老,”达乌法斯说。 一种更直接的计算恒星和银河系年龄的方法,是建立在铀/钍时钟准确性的基础上的。科学家们能够用望远镜检测到这些化学元素的光学“指纹”。利用这种能力,他们已经在一颗位于银河系晕中的单颗古老恒星上,测出了铀/钍含量的比例。 他们已经知道铀和钍随着时间衰变的速度。如果他们还知道铀和钍在这颗恒星形成之时的比例,即产出率,那么计算恒星的年龄就成了一个可以直接计算的问题。不幸的是,“对于产出率 ,我们知之甚少,”达乌法斯说。 达乌法斯将晕族恒星中观测到的铀/钍数据和其他科学家在陨石中测得的铀/钍比例结合在一起,成功地解决了这个问题。“如果你测量一颗陨石,你最终就拥有了45亿年前太阳形成时的物质成份,”他说。并且这种物质包含有许多代现在早已死亡的其他恒星的残骸,其中仍然包含了关于它们自身铀/钍成份的信息。 “我们的实验室中拥有非常好的设备,允许我们以非常非常良好的精度测量这个比例,”达乌法斯说。 追踪这两种非常长寿的放射性元素的总量变化,是一种测量自它们形成至今所经历时间的灵敏方法,劳舍尔说。“问题是要正确地设置时标,要知道铀和钍最初的数量。通过将恒星和陨石的含量聪明地结合在一起,尼古拉斯为铀/钍时钟提供了重要的初始值,”他说。 科学家们现在能够利用这个时钟来测量各种星际天体和粒子的年龄,包括宇宙射线,劳舍尔说。这些亚原子物质碎片不断地从各个方向轰击着地球。它们来自何方,这个问题已经困惑科学家们将近一个世纪之久了。 达乌法斯的研究也许还将使我们更好地了解,金、铀和其他在日常生活中起着重要作用的重元素是如何在恒星中产生的,劳舍尔说。 < 1 > < 2 >
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