宇宙中到底有多少星系?目前推測為20000億個,但科學家並沒把握

自從文明出現開始,人類就會抬頭仰望星空,思考著一個共同的問題:那裡究竟有什麼?

宇宙中到底有多少星系?目前推測為20000億個,但科學家並沒把握

那個時候,人類還不懂得什麼叫天文學,於是就創造出各種各樣的神話來解釋我們頭頂的天空、解釋月亮、太陽、行星……

現在我們知道,夜空,也就是宇宙,擁有著無數和我們太陽系一樣或者更加詭異的天體——-黑洞、中子星、紅巨星……這些天體幾乎沒有單獨存在的,而是各自受到一片引力場的束縛,集中在一起,那就是星系。

在大約100年前,人類還認為銀河系就是宇宙。儘管有一些人已經意識到宇宙包含的不止有銀河系,但他們“大膽的想法”還是被淹沒在了主流的說法中。直到美國天文學家埃德溫·哈勃通過造父變星發現仙女座大星系的距離遠遠超過銀河系直徑,不可能位於銀河系中,才解決了這次紛爭。至此人們相信,銀河系只是宇宙中的一座“小島”。在宇宙這片茫茫大海中,還有更多和我們一樣的星系。

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這些星系大的直徑有200萬光年,足以裝下數千個銀河系,內部包含大約100萬億顆恆星;而小的星系只有可憐的1000顆恆星,光度只有太陽的900倍,不足銀河系的1/2000萬。

根據它們的形狀,哈勃將它們分類為漩渦星系、棒旋星系(比如銀河系)、橢圓星系、透鏡星系和不規則星系,這就是哈勃分類法,也是目前通用的星系分類法。目前的研究顯示,這個分類方法也確實可以體現星系的演化進程。

那麼,宇宙中到底有多少星系呢?

宇宙中到底有多少星系?目前推測為20000億個,但科學家並沒把握

實際上,只有在最近這些年,我們才能大致判斷一下宇宙中到底有多少星系。我們知道,可觀測宇宙的直徑大約是940億光年。科學家推測,在這個範圍內,大約有20000億個星系。

這個數據,得益於哈勃太空望遠鏡、錢德拉X射線望遠鏡和歐洲南方天文臺位於智利的甚大望遠鏡陣列等觀測設備的強大觀測能力。正是這些強大的觀測設備,讓我們推測宇宙星系總數變成了可能。

你可能以為20000億這個數字是天文學家編的——沒錯,我們確實沒有辦法確切地知道宇宙中有多少星系,也還沒找到更好的方法,但是目前的這個方法,至少還是有一些道理的。

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首先,天文學家可以在夜空中找到一塊非常小的區域(這個小隻是相對於宇宙),然後藉助這些強大的望遠鏡進行觀測,找到這片區域內一共有多少星系。這並不是一項簡單的任務,天文學家要利用各種波長的探測設備來觀測,避免星際塵埃遮擋住後面的星系,並且還要想辦法捕捉到所有本身就非常微暗的星系。

哈勃太空望遠鏡在1995年發佈的哈勃深空場、2003年發佈的哈勃超深場、2012發佈的哈勃極端深場、2019年發佈的哈勃遺產場,都幫助我們瞭解了宇宙有多浩渺、一小塊肉眼看起來只有一根指頭那麼大的宇宙空間可以容納多少星系。而這些圖片的進化史,也是人類對宇宙認識的發展史。

哈勃極端深場拍攝了全天1/3200萬的區域,其中展現了大約5500個星系。根據這個數據,天文學家推測,宇宙中大概有1000-2000億個星系。

宇宙中到底有多少星系?目前推測為20000億個,但科學家並沒把握

哈勃極端深場

可是,就在4年後,來自諾丁漢大學的一個研究小組重新分析了哈勃極端深場,又參考了其他天文臺的觀測數據,得出結論:(可觀測到的)宇宙中90%以上的星系還沒有被研究出來,這意味著宇宙中的星系總數可能比2012年時大10倍左右,也就是前面我們提到的大約20000億個。在得出這個結論的時候,英國諾丁漢大學的天體物理學家Christopher Conselice也表示:“這很匪夷所思。”

除此之外,還有一些星系我們可能永遠也看不見。由於某些古老的星系形成於大爆炸後很短的時間內,它們位於宇宙邊緣。由於宇宙膨脹的作用,它們隨空間遠離我們的速度甚至超過了光速,因此我們永遠也看不到這些星系。

不過,由於星系的退行速度和和它們與地球的距離成線性關係,所以在這些星系中,還是有一小部分有可能被我們觀測到的。只不過它們的距離已經超過了現有天文設備的觀測範圍,只有下一代望遠鏡才能看到,那就是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。

宇宙中到底有多少星系?目前推測為20000億個,但科學家並沒把握

天文學家形象地比喻說:“這就像是我們在和宇宙玩一場貓捉老鼠的遊戲,我們拼命地研發更加先進的設備,而宇宙中的星系則爭先恐後地想要擺脫我們的觀測。”因此,人類開發新設備的速度有多快,也決定了我們能看到多遠的宇宙。

至於那些退行速度已經超過光速的星系,按照現有的理論已經無法被我們看到。至於人類未來是否能夠打破這層界限,看到它們身上隱藏著的宇宙最初的秘密,那就要看人類的科技能能發展到什麼程度了。


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