大约140亿年前，一个极端高温高密度的微小奇点在一场宏大的爆炸中爆发，形成了1000亿到2万亿个星系，其中就包括我们的家园星系。
研究人员通过各种宇宙学参数来估算宇宙的年龄，包括追踪遥远的光线、观测古老的恒星以及分析普通物质、暗物质和暗能量。
Avi Loeb，一位科学教授，也是哈佛大学黑洞研究所的创始主任，他解释说，尽管宇宙的大部分仍然是一个谜，但研究人员会根据已知的天体知识来确定它的年龄。**ΛCDM模型（Lambda Cold Dark Matter model）代表了宇宙学常数，这是阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论方程中的一项，用于解释宇宙膨胀的加速。
但要理解宇宙是如何变老的，我们必须首先将时间倒回数十亿年前，回到它诞生的时刻。
宇宙始于“大爆炸”
数十亿年前，宇宙被压缩成一个比原子还要小的点，这个点最终变得越来越热、越来越密集，最终导致了一场被称为大爆炸的巨大爆炸。这场爆炸产生了物质，并将其膨胀到整个宇宙，随着时间的推移，物质冷却并改变了能量，形成了星系、恒星、月亮、太阳和像我们一样的行星。
大爆炸后填满宇宙的一些热量，也就是辐射，至今仍在我们的宇宙中被探测到。
阅读更多： 宇宙是如何开始的？
宇宙中最古老的光
根据哈佛-史密森尼天体物理中心的数据，在大爆炸后的最初38万年里，宇宙是一个“粒子和光子的热汤，过于密集以至于光无法传播很远”。随着宇宙的膨胀和冷却，这种自由移动的电子和质子的“迷雾”最终消散，使得光能够传播。这种遗留下来的辐射，或热量，被称为宇宙微波背景（CMB）——一种微弱的、残余的光辉，代表着人类能够观测到的最古老的光。
CMB看起来非常均匀，这意味着观察细微的涨落和变化有助于科学家了解数十亿年来星系是如何形成的。
“通过分析这些涨落，就像一块罗塞塔石碑。通过阅读它们，我们可以推断出宇宙的参数，”Loeb说，并补充说，当与其他宇宙学参数以及爱因斯坦的广义相对论相结合时，这些涨落使得研究人员能够描述宇宙的演化。
“底线是我们能够拟合宇宙的参数，并估算出今天宇宙的年龄。通过利用物理学，基于广义相对论和早期辐射与物质的动力学，分析宇宙微波背景中的涨落，来确定这发生在多久以前，”Loeb说。
虽然CMB代表了我们能够观测到的最早的光，但宇宙视界是可观测宇宙的边界，它允许科学家确定宇宙天体的距离和年龄。
我们的太阳系和地球是在宇宙历史的最后三分之一形成的。远远早于我们自己的天体家园的是绝大多数的2000亿万亿颗恒星。（准确地说，是200,000,000,000,000,000,000,000颗。）
宇宙的年龄始于古老的恒星
宇宙中最古老的恒星年龄接近于宇宙目前的估计年龄，138亿年前，当时形成了第一批恒星。
“我们可以利用最古老的恒星作为计时器，作为测量从我们到任意给定距离已经过去多少时间的时钟，”Loeb说。
今年早些时候，NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到了一个在大爆炸后3.3亿年出现的、最古老的星系之一。
“下限是古老恒星的年龄，因为你不可能有比宇宙本身更古老的宇宙组成部分——这是不可能的，”Loeb说。“这就像孩子比他们的父母还大。”
由NASA编目的HD 140283的“玛土撒拉之星”，通常被认为是宇宙中最古老的已知恒星，估计年龄高达145亿年，上下浮动，与宇宙年龄大致相当。恒星年龄与宇宙年龄之间的这种差异部分原因是我们对宇宙的了解甚少。
宇宙的很大一部分是未定义和未知的
今天，科学家们对宇宙构成的大部分仍然未知。
宇宙的质量预算中只有5%是构成我们能看到的一切的普通物质，如恒星和星系。暗物质，它具有引力相互作用，约占27%，而暗能量——一种驱动宇宙膨胀的神秘力量——则占约65%。
后两者，暗物质和暗能量，在很大程度上是未被描述的。
“我们所知道的就是它存在，并且我们知道它存在，因为它会影响引力。我们看不到它，它不与光相互作用，所以我们称之为暗物质，但我们不知道它是什么，”Loeb说，并补充说这种物质可能由不与光相互作用的粒子甚至小黑洞组成。
发现如此多的暗物质并不令人意外，因为早期宇宙的条件非常极端。在大爆炸期间，温度和密度极高，这意味着可能存在一些今天无法复制的物理过程产生了粒子。暗物质聚集在一起，提供了“遗迹”，暗示着我们对宇宙起源的理解。
“这就像去参加派对，你看到人们聚集在一起——你会意识到他们周围一定有个名人，否则为什么这些人会聚集在一起？暗物质通过引力导致普通物质聚集，但我们无法直接看到它。我们只能看到[暗物质]通过引力对普通物质产生的影响，”Loeb说。
暗能量不会聚集，而是均匀分布的。在其最简单的解释中，暗能量是一种真空，其每单位体积的质量固定，具有相同的能量密度。
“暗能量光谱仪”对宇宙的暗能量进行观测，以补充对宇宙微波背景的理解。利用这些信息，DESI结合其他数据进一步验证了宇宙大约有138亿年历史的发现。
宇宙有一天会死亡吗？
对Loeb来说，更令人感兴趣的问题不是宇宙有多老，而是它是否会死亡。
“宇宙会结束吗？”他问道。“我可以告诉你我的年龄，但更让我担心的是我还有多少时间。这是一个完全不同的问题。”
假设我们目前对宇宙的了解是正确的，Loeb说，宇宙似乎不会衰变，而是会永远加速膨胀，最终将地球留在黑暗中，因为遥远的星系会消失在我们的宇宙视界之外。
“如果我们假设我们现在拥有的组成部分不会改变它们的性质，那么我们将孤身一人置身于一个黑暗、空虚的空间，”Loeb说。
然而，在理论物理学领域，任何事情都是有可能的。
阅读更多： 大爆炸的声音波暗示地球位于一个空洞之内
文章来源
我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源，我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源
哈佛大学。黑洞研究所
哈佛-史密森尼天体物理中心。宇宙微波背景
NASA。哈勃望远镜发现已知最古老恒星的出生证明
