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早期宇宙时间线

维基百科，自由的百科全书
主条目：宇宙年表
宇宙从大爆炸（左）到现在的宇宙演化关系图。

早期宇宙时间线或宇宙形成年表概述了宇宙从大爆炸（137.99±0.21亿年前）到今天的形成和随后的演变。历元（英语：epoch）是一个时刻，从这个时刻开始，自然或环境发生了变化，标志着一个新的时代或年代的开始。

这个表单中的时间是从宇宙大爆炸的那一刻开始计算的。

最初的20分钟

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普朗克时期

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  • c. 0 秒（137.99 ± 0.21亿年)：普朗克时期开始：最早有意义的时间。大爆炸发生时，普通的空间和时间从量子引力理论或“万有理论”描述的原始状态（可能是虚粒子或假真空）发展而来。 整个可见宇宙的所有物质和能量都包含在一个令人难以想像的炙热致密点（引力奇点）中，这个点的大小是核粒子的十亿分之一。这种状态被描述为粒子沙漠。因为现时还没有有效的方法来测试这么远的时空，所以除了少许一些不够详细的细节外，关于宇宙历史最早时刻的讨论主要是推论。WIMPs（英语：weakly interacting massive particles，弱相互作用的大质量粒子）或暗物质和暗能量可能已经出现，并成为奇点扩展的催化剂。婴儿宇宙开始向外膨胀时冷却。它几乎是完全平滑的，量子变化开始引起密度的轻微变化。

大一统时期

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  • c. 10−43秒：大一统时期开始：当宇宙仍然是无穷小的时候，它已经冷却到1032k。引力分离并开始作用于宇宙，剩余的基本力仍然被大统一力或大统一理论（GUT，Grand Unified Theory）中，由（假设的）X及Y玻色子介导，稳定着。在这一时期，初期的物质在重子和轻子状态之间波动[1]。

电弱时期

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  • c. 10−33秒：空间受到暴胀的影响，在10−33至10−32秒，的一段时间内扩大倍数为1026。宇宙超冷冻的从大约1027降温至1022k[2]。

夸克时期

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强子时期

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  • c. 10−6秒：强子时期开始：当宇宙冷却到大约1010 k，夸克-强子相变发生，夸克结合形成更复杂的粒子强子。这种夸克禁制包括质子和中子（核子）的形成，它们是原子核的组成部分。

轻子时期

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光子时期

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  • c. 10秒：光子时期 开始：大多数轻子和反轻子相互湮灭。当电子和正电子相互湮灭时，剩下少量不匹配的电子；正电子消失。
  • c. 10秒：宇宙由辐射的光子主导，普通物质粒子与光和辐射耦合，而暗物质粒子开始构建非线性结构，如暗物质晕。由于带电的电子和质子阻碍了光的发射，宇宙变成了超热的发光雾。
  • c. 3分钟：太初核合成： 核聚变始于质子和中子形成的锂、重氢（氘）和氦核。
  • c. 20分钟：核聚变停止：正常物质由75%的氢原子核和25%的氦原子核组成；自由电子开始散射光。

物质时代

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物质和辐射等价

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  • c. 47,000年（z=3600）：物质和辐射等价：在这个时代开始时，宇宙的膨胀正在以更快的速率减速。
  • c. 70,000年：物质主导中的宇宙：因为可以形成最小结构的金斯长度开始下降，引力坍缩开始。

宇宙黑暗时期

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由WMAP9年数据创建的全天空宇宙微波背景辐射图。
  • c. 370,000 年（z=1,100）：“黑暗时期”是退耦，从宇宙第一次变得透明，到第一颗恒星形成之间的时期。 复合：电子与原子核结合形成原子，主要是氢和氦。因为电子重子等离子体变薄，此时氢和氦的分布保持不变。温度降至3,000k，普通物质粒子与辐射退耦。退耦时存在的光子与我们在宇宙微波背景（CMB）辐射中看到的光子相同。
  • c. 400,000年：密度波开始印制特征极化信号。
  • c. 10-17百万年：“黑暗时期”跨越了宇宙背景辐射的温度从大约4,000K下降到约60K。这使得从大爆炸（红移137–100）后的大约1,000万到1,700万间，有大约700万年的时间里，背景温度在373 K到273 K之间，有可能出现液态水。勒布（2014）推测，原始生命原则上可能出现在这个窗口期，他称之为“早期宇宙的宜居时代”[3][4][5]。
  • c. 1亿年：
    • 引力坍缩：普通物质粒子落入暗物质产生的结构中。
    • 再电离开始：较小的（恒星）和较大的非线性结构（类星体）开始形成。它们的紫外线电离了剩余的中性气体。
  • 2–3亿年：第一批恒星开始闪耀：因为许多是第三星族星（可能有少量第二星族星在这个时候形成），它们更大、更热，而且它们的生命周期相当短。与后代的恒星不同，这些恒星是不含金属的。再电离开始，中性氢吸收某些波长的光，产生耿恩-彼得森槽。暖-热星系间介质（英语：Warm–hot intergalactic medium）中产生的电离气体（尤其是自由电子）会导致一些散射的光，但由于宇宙膨胀和气体聚集到星系中，其不透明度比复合前低得多。
    • 2亿年：HD 140283，“玛土撒拉”星形成，是宇宙中观测到的未经证实的最古老的恒星。因为它是一颗第二星族星，一些人认为第二代恒星的形成可能很早就开始了[6]。 已知最古老的恒星（已确认）：SMSS J031300.36-670839.3形成
    • 3亿年：第一个大型天体，原星系和类星体可能已经开始形成。随着第三星族星的持续燃烧，恒星核合成开始运作。恒星主要通过融合氢来燃烧，产生更多的氦，这被称为主序星。随着时间的推移，这些恒星被迫融合氦，产生元素周期表上的碳、氧、硅和它重元素，直到生成铁。当这些元素被超新星散播至邻近的气体云中时，将导致更多第二星族星的恒星（贫金属）和气态巨行星的形成。
  • 3.2亿年（z=13.3）：HD1，经由光谱确认，已知最古老的星系形成[7]。
  • 3.8亿年：UDFj-39546284形成，未经证实的现时已知最古老类星体的记录保持者[8]。
  • 4.2亿年：类星体MACS0647-JD形成，或许是最著名的类星体之一。
  • 4.7亿～5亿年：Abell 1835 IR1916形成。

新生（Renaissance）

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  • 6亿年：宇宙的文艺复兴时期，黑暗时期结束，可见光开始主导整个宇宙。
    • HE 1523-0901，发现产生中子捕获元素的最古老恒星形成了。这也标志着用望远镜探测恒星的能力达到了新的水准[9]。
    • 银河系可能形成：虽然HD 140283，“玛土撒拉”星，被认为起源在更早的时期，但它可能来自后来通过我们银河的星系而被合并的星系。在银河系内被确认的最古老恒星是HE 1523-0901，是在哈伯极深空影像的极限上。
  • 6.3亿年（z=8.2）：GRB 090423，有记录以来最古老的伽马射线暴。表明超新星可能发生在宇宙演化的早期[10]。
  • 6.7亿年：EGS-zs8-1，观测到的最遥远的恒星爆发或莱曼断裂星系形成。这表明星系相互作用发生在宇宙历史的早期，因为星爆星系经常与碰撞和星系合并有关。
  • 7亿年：星系形成。较小的星系开始合并形成较大的星系。星系类型也可能在此时开始形成，包括耀变体、西佛星系、电波星系和矮星系，以及规则的类型（椭圆星系、棒旋星系和螺旋星系）。
  • 7.2亿年：银河系星系晕中的球状星团可能形成。
    • 银河系晕中的球状星团NGC 6723形成。
  • 7.4亿年：银河系中第二亮的球状星团杜鹃座47形成。
  • 7.5亿年：星系IOK-1，一个莱曼α发射星系形成。
    • 比现在的银河系大5倍，质量高100倍的星系，GN-108036形成。这说明了一些星系在很早的时候就达到了这个尺寸。
  • 7.7亿年：距离最遥远的类星体之一，ULAS J1120+0641形成。最早具有超大质量黑洞特征的星系之一，这表明大爆炸后不久就存在了如此大的物体。其光谱中大量的中性氢表明，它也可能刚刚形成或正在恒星形成过程中。
  • 8亿年：哈伯超深空看到的最远距离。
  • 8.7亿年：球状星团M30在银河系中形成。在经历了核心坍缩之后，该球状星团是密度最高的球状星团之一。
  • 8.9亿年：星系SXDF-NB1006-2形成。
  • 9亿年：星系BDF-3299形成。
  • 9.1亿年：星系BDF-521形成。

星系时期

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更多信息：最遥远的天体列表
  • 10亿年（12.8 Gya, z=6.56）：
    • 星系HCM-6A：观测到的最遥远的正常星系形成。
    • 超亮类星体SDSS J0100+2802的形成，它拥有一个质量为120亿太阳质量的黑洞，是宇宙早期发现的最大质量的黑洞之一。
    • HE1327-2326：第二星族星，据推测是由早期第三星族星星演化。
    • 哈勃深空的可见光极限。

再电离已经完成，星系际空间不再以耿恩-彼得森槽的形式显示任何来自中性氢的吸收线。随着宇宙膨胀和气体落入星系，自由电子的光子散射继续减少，尽管剩余的中性氢云会导致莱曼α森林，星系际空间现在是高度透明的。随着更现代的星系形成和发展，尽管棒旋星系和椭圆星系比今天更罕见，星系的演化仍在继续。由于宇宙的体积仍然很小，星系相互作用变得司空见惯，星系合并（英语：Galaxy merger）过程形成了越来越大的星系。星系可能已经开始聚类，创造了迄今为止宇宙中最大的结构：第一个星系团和超星系团出现。

  • 11亿年（12.7 Gya）：类星体 CFHQS 1641+3755的年龄。首先解决单颗恒星的球状星团M4，形成于银河系的光晕中。在众多恒星聚集的集团中，PSR B1620-26 b形成。它是一颗气态巨行星，被称为“创世纪行星”或“玛土撒拉”。它是宇宙中观测到的最古老的系外行星，它围绕着一颗脉冲星和一颗白矮星运行。
  • 11.3亿年（12.67 Gya）：球状星团M12形成。
  • 13亿年（12.5 Gya）：一个明亮的红外线星系WISE J224607.57-052635.0形成。围绕着脉冲星，被称为钻石行星的PSR J1719-1438 b形成。
  • 13.1亿年（12.49 Gya）：球状星团M53形成于距离银河系中心60,000光年的地方。
  • 13.9亿年（12.41 Gya）：一个超亮的类星体S5 0014+81形成。
  • 14亿年（12.4 Gya）：BPS C531082-0001，凯雷尔星的年龄，一颗中子捕获恒星，是银河系中最古老的第二星族星之一。形成了第一个观测到第一颗红移超过5的类星体RD1形成。
  • 14.4亿年（12.36 Gya）：以大量“蓝脱序星”闻名的球状星团M80在银河系中形成。
  • 15亿年（12.3 Gya）：M55在银河系中形成。
  • 18亿年（12 Gya）：GRB 080916C爆发。这是有记录以来持续23分钟的最高能伽马射线爆发。星系婴儿潮（英语：Baby Boom Galaxy）形成。泰尔赞5号在与银河系碰撞的过程中形成一个小的矮星系。携带被银河系吞噬的玛土撒拉星的矮星系，宇宙中已知最古老的恒星，成为银河系众多星族II的恒星之一。
  • 20亿年（11.8 Gya）：SN 1000+0216，观测到的最古老超新星出现了，可能形成了脉冲星。球状星团M15，已知有一个中介质量黑洞，是唯一一个被观测到包含行星状星云的球状星团，豌豆1形成。
  • 20.2亿年（11.78 Gya）：包含大量的变星（89颗），其中许多是天琴座RR型变星的球状星团M62形成。
  • 22亿年（11.6 Gya）：银河系内第三亮的球状星团NGC 6752形成。
  • 24亿年（11.4 Gya）：类星体PKS 2000-330形成。
  • 24.1亿年（11.39 Gya）：球状星团M10形成。被认为是“富含金属”的Oosterhoff I型星团原型，球状星团M3形成。也就是说，对于球状星团来说，M3具有相对较高丰度的较重元素。
  • 25亿年（11.3 Gya）：银河系最大的球状星团半人马座ω形成
  • 26亿年（11.2 Gya）：被称为第一个被观测到的系外行星系统，HD 130322行星系形成。
  • 30亿年（10.8 Gya）：格利泽581行星系形成：格利泽581c是第一颗被观测到的海洋行星，和格利泽581d是一颗超级地球行星，可能是第一颗被观察到适居行星的形成。葛利泽581d是第一颗在母恒星宜居带内运行的类地质量系外行星，因此它更有可能形成生命。
  • 33亿年（10.5 Gya）：观测到的最古老的宏观螺旋星系，BX442形成。
  • 35亿年（10.3 Gya）：记录到目前已知距离地球最远的Ia超新星超新星SN UDS10Wil。
  • 38亿年（10 Gya）：球状星团NGC 2808形成：在最初的2亿年内形成了3代恒星。
  • 40亿年（9.8 Gya）：类星体3C 9形成。由星系合并形成的仙女座星系，开始与银河系碰撞。巴纳德星、红矮星，可能已经形成。记录到的贝多芬爆裂 (GRB 991216)。一颗位于其母恒星格利泽667宜居带的行星，格利泽677 CC形成。
  • 45亿年（9.3 Gya）：仙女座猛烈的恒星形成使其成为一个明亮的红外星系。
  • 50亿年（8.8 Gya）：最早的星族I，或类太阳恒星：由于重元素饱和度如此之高，行星状星云出现在岩石物质凝固的地方。这些托儿所导致岩石类地行星、卫星、小行星和冰冻彗星的形成。
  • 51亿年（8.7 Gya）：
    • 星系碰撞：银河系的旋臂形成了恒星形成的主要时期。
  • 53亿年（8.5 Gya）：
    • 巨蟹座55b，一颗“热木星”，观测到的第一颗环绕恒星运行的系外行星形成。
    • 开普勒11行星系统：形成了迄今为止发现的最平坦、最紧凑的系统。开普勒11c，被认为是一颗拥有氢氦大气层的巨大海洋行星。
  • 58亿年（8 Gya）：飞马座51b，也称为“柏勒洛丰”（英语：Bellerophon），是第一颗围绕主序星运行的系外型星。
  • 59亿年（7.9 Gya）：被称为第一个通过天体测量学观测到的行星系统，HD 176051形成。
  • 60亿年（7.8 Gya）：
    • 许多像NGC 4565这样的星系变得相对稳定。椭圆星系是由螺旋星系与像** 宇宙继续组织成更大更宽的结构，由星系团、超星团和空洞组成的长城、薄片和细丝结晶。这种结晶是如何发生的仍然是猜测。当然，像武仙-北冕长城这样的超级结构的形成可能发生得更早，可能与星系首次出现的时间差不多。 无论哪种管道，可观测宇宙看起来都更加现代。
  • 62亿年（7.7 Gya）：在三合星系统的单颗恒星轨道上观测到的第一颗气态巨行星天鹅座16Bb，被认为具有宜居特性或至少能够支撑水的轨道卫星。
  • 63亿年（7.5 Gya，z=0.94）：有记录以来肉眼看到的最远的伽马射线爆发GRB 080319B。 富含金属的球状星团泰尔赞7号，形成于人马座矮椭球星系。
  • 65亿年（7.3 Gya）：行星系统HD 10180形成（比巨蟹座55和开普勒11系统大）。
  • 69亿年（6.9 Gya）：橙巨星大角星形成。
  • 76.4亿年（6.16 Gya）：
  • 78亿年（6.0 Gya）：围绕其母恒星开普勒452运行，似孪生地球的开普勒452b形成。
  • 79.8亿年（5.82 Gya）：联星系统鲸鱼座ο（米拉变星）形成。离太阳最近的恒星系统半人马座α（南门二）形成。潜在的类地行星GJ 1214 b，或葛利泽1214 b形成。
  • 82亿年（5.6 Gya）：
    • 邻近的黄色恒星鲸鱼座τ形成：五颗行星最终从其行星状星云中演化出来，围绕这颗恒星运行。鲸鱼座τe因为围绕在恒星宜居带的高温内缘运行，被认为是有潜在生命的行星。
  • 85亿年（5.3 Gya）：记录被认为是最长的28分钟“圣诞爆裂”的GRB 101225A。

加速时期

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以螺旋状描绘自然历史的显著宇宙学和其他事件。在中间的左边，可以看到原始的超新星，并继续创造太阳、地球和月球（由特亚撞击）可以看出

太阳系形成的时代

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主条目：太阳系的形成与演化
  • 92亿年（4.6–4.57 Gya）：原始超新星，可能触发太阳系的形成。
  • 92.318亿年（4.5682 Gya）：太阳形成，太阳星云开始形成行星的吸积。
  • 92.3283亿年（4.56717–4.55717 Gya）：4颗类木行星（木星、土星、天王星、海王星）围绕太阳演化。
  • 92.57亿年（4.543–4.5 Gya）：太阳系由八颗行星组成，四颗类地行星（水星， 金星， 地球， 火星) 围绕太阳演化。由于吸积，许多较小的行星在原始太阳周围形成轨道，其中一些轨道相互冲突，开始了早期重轰炸（英语：Early Heavy Bombardment）。前寒武纪时期和冥古宙时期始于地球。前诺亚纪时期始于火星。水星的前托尔斯泰扬（英语：Pre-Tolstojan）时期开始了：一颗大行星撞击水星，剥离了它原始地壳和地涵的外层，使行星的核心暴露在外，使水星的铁含量非常高。许多伽利略卫星可能在此时形成，包括欧罗巴和泰坦，它们现时可能适合某种形式的生物。
  • 92.66亿年（4.533 Gya）：在假设的小行星特亚的巨大撞击之后，形成地球-月球系统。月球的引力有助于稳定地球自转轴的摆动。月球的前酒海纪时期开始。
  • 92.71亿年（4.529 Gya）：冥王星大小的小行星与火星的重大碰撞在火星上建立了火星分界：火星北极盆地形成。
  • 93亿年（4.5 Gya）：
  • 93.96亿年（4.404 Gya）：地球表面可能存在液态水，这可能是由于大气中甲烷和二氧化碳含量高导致的温室效应而变暖。
  • 94亿年（4.4 Gya）：最像地球的行星之一，开普勒438b在母恒星周围的原行星星云形成。
  • 95亿年（4.3 Gya）：大规模的陨石撞击在月球上形成了南极-艾特肯盆地，与位于月球南翼的一条巨大的山脉链，有时被称为“莱布尼茨山脉”。
  • 96亿年（4.2 Gya）：塔尔西斯高原广泛的火山活动区在火星上变得活跃。根据地球上火山活动的强度，塔尔西斯岩浆可能产生了1.5巴的CO2大气层和120米深的全球水层，增加了气候中的温室气体效应，也增加了火星的地下水位。月海最古老样本的年龄。
  • 97亿年（4.1 Gya）：木星和土星轨道上的共振将海王星移动到古柏带，导致那里的小行星和彗星分裂。结果，后期重轰炸袭击了太阳系内部。土星的一颗卫星米玛斯上的赫歇尔撞击坑形成。火星上最大的明确结构，希腊平原在陨石的撞击下形成。位于火星南部高地的安西瑞斯山，是在陨石撞击后，隆起于赫拉斯平原东北边缘的一个孤立山块（山）。
  • 98亿年（4 Gya）：第一颗通过凌日探测到的行星HD 209458 b形成。透镜星系M85被星系相互作用破坏，产生了复杂的外壳和波纹的外部结构。仙女座和三角座的星系经历了近距离的相遇，当三角座星系的外盘扭曲时，仙女座星系的恒星大量形成。
  • 98.61亿年（3.938 Gya）：陨石撞击月球的主要时期，雨海形成。
  • 98.8亿年（3.92 Gya）：大型撞击事件形成神酒海，神酒海喷出的喷出物形成了月球高地上部密集的坑坑洼洼。月球的酒海纪时期开始。
  • 99亿年（3.9 Gya）：水星上的托尔斯泰撞击坑形成。卡洛里盆地在水星上形成，导致了“怪异地形”的形成。地震活动引发了水星上的全球火山活动。水星上的林布兰撞击坑形成。水星的卡洛里时期开始。阿耳古瑞平原是小行星撞击火星形成的：周围环绕着崎岖的山丘，这些山丘在盆地周围形成同心和放射状的图案，包括查瑞腾和涅瑞达山脉在内的几个山脉在其尾流中隆起。
  • 99.5亿年（3.85 Gya）：月球上后雨海时期开始。风暴洋纪 KREEP镁套件资料最早出现Earliest appearance of Procellarum KREEP Mg suite materials
  • 99.6亿年（3.84 Gya）：小行星撞击月球表面形成东方海，碰撞在月球地壳中产生波纹，导致三个同心圆特征，即鲁克山脉和 科迪勒拉山脉。
  • 100亿年（3.8 Gya）：继后期重轰炸对月球的影响之后，大型熔融的海凹陷占据了月球表面，月球硫化作用的主要时期开始（3 Gyr）。地球的太古宙时期开始。
  • 102亿年（3.6 Gya）：火星上面积最大的火山，阿尔巴山形成。
  • 104亿年（3.5 Gya）：地球上最早的生命化石痕迹（叠层石）。
  • 106亿年（3.2 Gya）：
    • 火星的亚马逊时期开始：火星大气变薄到现在的密度。储存在上地壳（巨型风化层）中的地下水开始冻结，形成厚厚的冰冻圈，覆盖着更深的液态水区域。
    • 月球上的爱拉托逊时期开始：二氧化碳冻结组成的干冰形成。月球上的主要地质力量来自小天体形成的撞击坑。
  • 108亿年（3 Gya）：水星上的贝多芬撞击坑形成。不同于月球上许多类似大小的盆地，贝多芬撞击坑不是多环的，喷出物的掩埋使陨石坑的边缘几乎看不见。
  • 112亿年（2.5 Gya）： 元古宙时期开始。
  • 116亿年（2.2 Gya）：
    • 火星地质史上最后一个大构造时期：太阳系中最大的峡谷复合体，水手号峡谷形成。虽然有一些关于热溶喀斯特活动甚至水蚀的暗示，但有人认为水手号峡谷是裂谷断层。

最近的历史

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  • 118亿年（2 Gya）：仙女座星系中的恒星形成速度减慢。霍格天体由星系碰撞形成。太阳系中最大的火山，奥林帕斯山形成。
  • 121亿年（1.7 Gya）：人马座矮椭球星系被捕获到银河系周围的轨道上
  • 127亿年（1.1 Gya）：
  • 128亿年（1 Gya）：
    • 水星的古柏纪（10亿年前迄今）开始：现代水星，一颗荒凉、寒冷的星球，受到太空侵蚀和太阳风极端的影响。
    • 仙女座与其伴星系M32和M110之间的相互作用。
    • 星系NGC 3077与M82的碰撞形成了它的图案状螺旋盘。
    • 土星的卫星泰坦开始演化可识别的地表特征，包括河流、湖泊和三角洲。
  • 130亿年（8亿年前）：对月球表面风暴洋的撞击形成哥白尼环形山。它有露台内墙和30公里宽的倾斜城墙，下降到周围的月海约一公里
  • 131.75亿年（6.25亿年前）： 毕宿星团形成。由数百颗恒星组成，大致呈球形的疏散星团。它们具有相同的年龄、起源地、化学成分和在太空中的运动。
  • 131.5-132.1亿年（6.5–5.9亿年前）：恒星五车二（御夫座α）系统形成。
  • 132亿年（6亿年前）：
    • 螺旋星系的碰撞导致了触须星系开始成形。M51与NGC 5195相撞，形成了一个目前相联的星系系统。
    • 围绕母星HD 189733的系外行星HD 189733 b形成：第一颗揭示其大气层气候、有机成分甚至颜色（蓝色）的行星。
  • 133.45亿年（4.55亿年前）：银河系中，邻近地球的织女星形成。 Vega, the fifth-brightest star in Earth's galactic neighbourhood, forms.
  • 135–136亿年（3亿-2亿年前）：从地球上观察最亮的恒星天狼星形成。
  • 137亿年（1亿年前）：昴宿星团形成。
  • 137.3亿年（7,000万年前）：对于导航很重要的北极星，勾陈一形成。
  • 137.8亿年（2,000万年前）：猎户座星云可能形成。
  • 137.88亿年（1,200万年前）：心宿二形成。
  • 137.92亿年（760万年前）：参宿四形成。
  • 138亿年（没有不确定性）：今天[12]。

相关条目

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外部链接

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参考资料

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  1. ^ Cheng, Ta-Pei; Li, Ling-Fong. Gauge Theory of Elementary Particle Physics有限度免费查阅，超限则需付费订阅. Oxford University Press. 1983: 437. ISBN 0-19-851961-3. 
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