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宇宙有多少個星系?哈勃望遠鏡傳回仙女系圖像,約有1萬億顆恒星!

每當入夜我們抬起頭時,都能看見漫天的繁星,有時我們會用浪漫來定義它們的存在。

而在地球之外,這些所謂的「繁星」卻是由無數個星體組成的,人類處于宇宙最渺小的位置,窺探著宇宙的奧秘。

宇宙中數以百萬計的恒星組成了銀河系,也就是我們所處的星系,過去我們以為銀河系已經是非常龐大的了。

但在不斷的觀測中,我們震驚地發現在銀河系之外,還存在更多的星系,以及數不清的恒星。這些究竟有多少呢?

人類的肉眼只能看到夜空中的星空,卻無法看到宇宙空間的全貌,而普通的相機也無法做到這一點,它們頂多在有限的范圍內拍攝圖像,并放大,但像素如果不夠高,一樣只能看到一團馬賽克。

因此,為了能實現人類的觀測目的,望遠鏡就出現了,但這遠遠不夠,天文望遠鏡也只能觀測距地球約137億光年的空間,可這遠遠達不到科學家們的需求,于是科學家們提出一個想法:如果要探索宇宙,就需要計算機和望遠鏡相結合,通過兩者結合得出估算值。

1990年,哈勃望遠鏡成功發射,開啟了人類向宇宙探索的大門。在這期間,我們通過哈勃望遠鏡窺見宇宙的一角,也訝異于群星的繁華。

1995年,我們在大熊座的區域觀測了10天,據悉,那時的天文學家已經可以從圖像中觀測到3000個微光星系,那是人類所能觀測到的最遠的地方,後來拍攝的這張圖像也被天文學家稱為「哈勃深空場」。

經過不斷的觀測以及對技術層面的升級,到了2003年,人類就借助哈勃望遠鏡探索到了天爐座的一小片區域,然而僅是這一小片區域,也不過只占天空的1270萬分之一。

不過也從這次觀測中,觀測到了約1萬個星系,後來他們又連續觀測了50天的時間,得到2000余張圖像,也在其中一小片空間中驚喜發現了5500個星系,而這一觀測,就是「哈勃極深空場」。

宇宙到底有多少星系?

經過對儀器的不斷升級,「哈勃極深空場」已經能觀測到距離人類最遠的120億光年星系。

然后到了2015年,人類又發現了仙女座星系,并由哈勃望遠鏡傳回圖像,而這些圖像是迄今為止得到的最高清的圖片,像素最高達到了15億。

仙女座星系是目前為止,人類肉眼可見的一個最遠的天體,距地球有254萬光年。

在這里簡要說明一下,光年是長度單位而非時間單位。仙女座星系和銀河系都屬于「一家人」,因為都處在本星系群里,但它可比銀河系要大多了,至少比它大1.6倍。

通過哈勃望遠鏡傳回的仙女座星系照片大約有3700多張圖像,當時哈勃大約拍了有400多個區域。

從星系圖片中可以看出,亮點遍布了整個黑暗區域,它們圍在一起,形成一個色彩瑰麗斑斕的旋渦狀。據悉,其中大約包含有1萬億顆的恒星,甚至可能更多。

然而仙女座并不是最大的,我們越是挖掘宇宙,就越意識到人類的渺小,甚至我們所在的銀河系也不過是億萬個星系中的其中一個,甚至比我們認為的還要微渺。

美國天體物理學家馬里奧·利維奧曾表示:經過天文學家們對星系的觀測和假設認為,宇宙中的星系數量可能有1200億左右,不過得到這個數字的前提是需要進行一個假設:即宇宙需要在每個方向看上去都差不多。

隨著觀測技術的升級和計算,這個數字也可能會上升到2000億。

不過這個說法并不一定是準確的,比如2016年,來自英國的天體物理學家就帶領國際研究團隊在進行一段時間的研究觀測后,表示宇宙的星系數量可能遠不止1200億,極有可能接近或超過了2萬億,這個數據可比1200億要多多了。

後來,這位天體物理學家孔塞利切也在相關雜志中刊載過相關論文,他表示人類現在所觀測到的宇宙星系在整個宇宙范圍內其實微乎其微,如果用數值來表示,大概也只有10%而已,剩下的90%還沒有被人類發掘,然而就是這僅僅10%的景象,就足以令人類嘆為觀止。

孔塞利切還表示了自己的驚訝,他認為在人類過去的認知中,在宇宙漫長的138億年的演化過程里,新的恒星出現后會促使星系和其它星系進行合并來實現數量的增長,星系在過去的某個階段應該經歷過某些重大的演化過程,然后才會有比實際觀測的可能還要多的星系。至于現在數量比之前要少一些,很有可能就是星系間的合并產生的。

他認為我們還有很多宇宙的奧秘沒有發掘,而我們現在知道的也不過是整個宇宙的冰山一角而已,所謂的數字也不過是一個在觀測下出現的基本數字,并不能準確說明星系具體有多少個數量。

另一方面,宇宙的膨脹速度很快,快到什麼程度呢?

甚至超過了人類認知中的光速。目前人類只能看見來自星系的光,再通過到達地球的距離來進行測量和判斷,但這不代表整個宇宙的規則也是如此,地球說到底也不是移動中的物體,無法跟隨我們的意愿去到我們想去的地方,這也導致如果星系離地球很遠,那麼我們觀測的能力就會越弱。

而且根據科學家們的預測,星系也不是一成不變的,它是會隨著時間的推移而發生變化。

目前科學家們預測的結果是,人類所處的銀河系星系,以及仙女座星系,將在未來進行合并,這個時間被推測為大約在40億年之后,屆時宇宙中可能會因為這一變化而出現極暗的宇宙區域。

如果太空望遠鏡能夠快速升級,或許有一天我們能看到更多未知的星系。

哈勃望遠鏡都觀測到過什麼奇妙的現象呢?

一,星系越來越小。通過哈勃極深場,我們能觀測到宇宙中更遠的星系,天文學家們就利用哈勃發現一個現象,宇宙空間是不斷擴張的,然而隨著空間的擴張,原本擠在一起的星系也在向四周分散,這也直接導致了新恒星也在逐漸變少。

眾所周知,新恒星的產生是由于分子云致密區域在密度超過一定程度后,在引力影響下塌縮形成的,這就需要大量物質的相互摩擦,然而物質一旦減少就意味著新恒星的誕生條件也會減少,從而致使星系出現越來越小的現象。

二,無法觀測整個宇宙。這一點就目前的技術而言是毋庸置疑的。首先人類目前在最高觀測的條件中,也只能觀測距地球120億光年左右的地方。

之前也提到過,宇宙空間的擴張速度遠超于光速,可人類的觀測極限也只能達到這些。不過我們能得到的結果是,銀河系屬于拉尼亞凱亞超星系團中的一個,別看人類平時看起來高大,能上天入地,但在整個銀河系之中,我們的存在幾乎小到看不見,更別提和超星系團對比。

要知道,拉尼亞凱亞超星系團里有10多萬個星系,就連銀河系也只是其中一個微不足道的「塵埃」而已。

三,發現合并星系。天文學家們利用哈勃望遠鏡進行觀測后,發現大約有十多個的合并星系,最妙的是這些合并星系之間的距離都不近,而且基本上都是古老的星系,這也側面反映,在宇宙中,星系之間的合并是很常見的事。

四,暗物質占90%。

肉眼可見的就一定是真實的嗎?未必。在宇宙中,我們最常見的就是發著光的星系,然而經過科學家們的研究發現,宇宙中的星系規模比質量低,這極有可能是因為宇宙有很多沒有被觀測到的物質存在,而這些物質成為維持星系的存在。

這些不被觀測到的物質就被稱為「暗物質」,科學家們對此提出了更大膽的推測,即宇宙中存在90%的暗物質,并且這些暗物質在背后默默地發揮作用。

我們之所以能觀測到這麼多變化,以及這麼多奇妙的現象,都得益于望遠鏡的功勞。

哈勃天文望遠鏡為什麼能看那麼遠?

哈勃望遠鏡直徑4.3米,在宇宙中用時速2.8萬公里的速度繞地球的軌道運行工作。它為什麼能看到這麼遠的東西呢?

首先,它是個反射式望遠鏡,通過捕捉宇宙中光線反射來收集到「鏡子」上,接著傳輸到儀器的焦點上,再轉成數字信號反饋給地球,而我們只需要通過解譯就可以獲取拍攝到宇宙景象的高清圖像。

不過在前期我們面臨的一個主要問題是像素,由于它是利用光線反射觀測的,在保證能看遠的同時卻不能保證能夠看得很清楚,不過它的鏡片可以使其擁有0.05角秒的角分辨率,如果對應地球的物體,它能分辨出25厘米大小的東西,表現的成績已經很不錯了。

并且它從1990年開始到現在已經工作了長達30多年的時間,到目前為止仍然作為人類觀測宇宙的主要工具,哈勃功不可沒。

也有說法猜測韋伯太空望遠鏡會不會代替哈勃望遠鏡,從實際情況來說,這是不可能的,因為兩者有本質上的區別,首先哈勃是收集紫外光的,同時它也依賴于光線,而韋伯只收集宇宙中的紅外光。

兩者的設計目的不同,從觀測層面來看,韋伯的任務更有可能是觀測早期的宇宙。

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