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科学家发现宇宙最古老恒星 形成于宇宙大爆炸

宇宙 2026-05-19 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】

  天文学家最新发现宇宙中迄今最古老的恒星,它距离地球186光年,至少已有132亿年的历史,比之前预计的年龄还要早数百万年。

  由于这颗恒星包含着一些较重元素,因此被认为是宇宙大爆炸之后形成的第二批恒星之一。

宇宙大爆炸之后诞生的首批恒星几乎没有比氦更重的任何元素,但当它形成之后数亿年以超新星进行一系列爆炸,最终将形成类似HD 140283的恒星。

  哈勃望远镜的观测者帮助研究人员以史无前例的精确度观测从地球至其它恒星的距离,这将使研究人员能够更精确地测量恒星的亮度。

  一旦恒星的亮度被确定,他们能够计算出恒星的氢气耗尽的速度,从而测定它们的年龄。

当恒星开始缺少氢气,它们便开始变得昏暗,这将作为可靠的年龄指示器。

  天文学家计算出这个恒星的真实年龄是139亿年,但是此类计划通常包含着大量的误差范围。

对于HD 140283恒星而言,其年龄测定误差范围为7亿年,也就是它至少拥有132亿年历史。

  对于其它恒星,例如:玛士撒拉2恒星,之前研究显示这颗恒星拥有132亿年历史,目前研究小组非常有信心地认为HD 140283恒星的年龄测定非常精确。

宇宙真实年龄是多少岁

按目前主流观测和标准宇宙模型(ΛCDM),宇宙的真实年龄大约是:137.97 0.02 亿年,约等于 138 亿年。

主要数据来源普朗克卫星(2013–2021)测宇宙微波背景辐射(CMB),给出:137.97 亿年(138.2 亿年)。

近年(2025)CMB 高精度测量(ACT 等)精度提高到约 0.1%,结果仍确认:138 亿年。

交叉检验最老恒星年龄:126–130 亿年(比宇宙年轻,符合逻辑)。

放射性元素衰变、高红移星系年龄(如 MoM-z14 形成于宇宙约 2.8 亿岁时)均与 138 亿年一致。

简单说教科书 / 标准答案:138 亿年更精确值:137.97 亿年所有数据都建立在大爆炸 +ΛCDM 标准模型上;

如果未来有全新模型(比如有人提出宇宙可能更老,如 300 多亿年),那还需要更多证据才能取代现在的结论。

托卡马克:人造太阳的 “磁约束熔炉”

托卡马克(Tokamak)是目前最主流的可控核聚变装置,核心是用强磁场把上亿度高温的等离子体约束在环形真空室,实现氘氚聚变,被视为人类迈向 “人造太阳” 的核心路线。

一、名字与起源名称含义:俄语缩写,全称 “环形真空室磁线圈装置”(环形 toroidal、真空室 kamera、磁 magnit、线圈 kotushka)。

诞生:1950 年代由苏联库尔恰托夫研究所发明,1954 年建成首个装置 T-1,1968 年 T-3 装置突破关键温度,奠定主流地位。

二、核心原理:磁场 “牢笼” 困住上亿度等离子体核聚变需要1 亿℃+高温,没有任何材料能直接接触,托卡马克用磁约束解决:环形真空室:形似 “轮胎”,内部抽成真空,注入氘氚燃料(氢同位素)。

三重磁场约束环向磁场:外部环形线圈通电,产生绕真空室的 “跑道型” 磁场,防止粒子径向逃逸。

极向磁场:中心螺线管线圈(变压器初级)感应出等离子体电流(变压器次级),电流产生垂直方向磁场,约束粒子纵向运动。

螺旋磁场:两种磁场叠加,形成螺旋形磁力线,让等离子体粒子沿磁力线螺旋运动,牢牢锁在中心,不碰内壁。

加热到聚变温度欧姆加热:等离子体电流自身电阻产热(类似电炉丝)。

辅助加热:微波、中性束注入(高速氢原子束),把等离子体从千万度加热到 1 亿℃以上,满足氘氚聚变条件。

聚变反应与能量输出氘 + 氚氦 + 高能中子 +17.6MeV 能量。

带点粒子(氦核)被磁场约束,维持高温;

不带电中子穿透磁场,撞击内壁 “包层”(锂材料),动能转化为热能,加热水成蒸汽,驱动发电机发电。

副产品:氦气(无放射性),锂受中子轰击还能再生氚,形成燃料闭环。

三、关键结构真空室:环形,耐高温、防杂质污染。

磁体系统:环向线圈、中心螺线管、极向线圈,多为超导材料(如铌钛合金),降低能耗。

包层:内壁核心部件,承担能量捕获 + 氚增殖双重任务。

偏滤器:排出杂质和废热,保护真空室。

四、代表装置EAST(东方超环,中国):世界首个全超导托卡马克,2021 年实现1.2 亿℃维持 403 秒,稳态运行全球领先。

EAST东方超环托卡马克装置ITER(国际热核聚变实验堆,法国):全球 7 方(中、欧、美、俄、日、韩、印)共建,人类最大托卡马克,目标 2035 年首次氘氚聚变,实现输出能量 > 输入能量(Q>10)。

ITER国际热核聚变实验堆JET(欧盟):历史最久的大型托卡马克,1997 年创下Q=0.67(输出 / 输入)纪录。

五、核心挑战稳态约束难:上亿度等离子体易失控、逃逸,需长期稳定约束(目标数千秒)。

能量增益低:目前实验Q 输出),需突破Q>10才能商业化。

材料寿命短:中子轰击、高温等离子体冲击,内壁材料易损伤。

氚自持难:氚天然稀缺,需高效增殖技术实现燃料自给。

六、优势与前景优势:燃料(氘)取自海水,储量几乎无限;

无碳排放,放射性废料极少(远低于裂变),安全性高。

前景:若 2035 年 ITER 达成目标,2050 年前后有望建成首座商业聚变电站,彻底解决人类能源危机。

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