宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題

2022年10月10日20:30:24 科學 1627

從遠古茹毛飲血的原始時代,到現在飛向太空的科技時代,人類科技真正發展的時間只有三百多年

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

但我們取得的成就是驚人的,人們的生活質量獲得的大大的提升,同時目光也投向了天空,對宇宙展開了全方位的探索。

我們常用“浩瀚”來描述宇宙,但假如追問宇宙究竟有多浩瀚,似乎就沒有了更具體的概念。在過去的很長一段時間裡,地球的大氣層都嚴重限制了人類對宇宙深處的觀測能力,只有走出地球,我們才能真正領略太空的寂靜與廣闊。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

通過大型光學太空望遠鏡傳回的一系列照片,我們看到了宇宙深處閃耀的恆星與星系。於是不由得產生了另一個問題:宇宙中究竟有多少星系?

我們並不能看到宇宙的每一處角落,又是如何得出具體的數據呢?

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

要回答這個問題,離不開已經垂垂老矣的哈勃望遠鏡。在過去它長達三十多年的工作時間裡,它的有效觀測次數累計超過100萬次,面對我們今天提出的問題,它也一次次給出了答案,並且不斷的刷新着人們的認知。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

1995年,哈勃空間望遠鏡升空五年之後,科學家將它的方向對準了北斗七星勺之上的一片天區,在地球上用肉眼看,那裡幾乎什麼都沒有。這一小片區域只有硬幣的大小,佔全天的2600萬分之一。

哈勃望遠鏡對這片虛無的地方進行了10天累計342次的拍攝,波段涵蓋了紫外線,可見光以及紅外線。為了獲得更多的進光量,哈勃每次的拍攝時間通常都需要20-40分鐘,最終研究人員得到了342張照片。把這些照片疊加處理之後,我們就看到了首個哈勃深空場。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

在這僅有硬幣大小的方圓之地中,存在着至少1500個大大小小的星系,它們每一個都和銀河系的體量相近,這些星系距離地球有遠有近,近的距離地球從百萬到千萬光年不等,它們以明亮的藍色和紫色顯示,那些和地球相距較遠的星系則達到了百億光年,它們發出的波長在遙遠的距離下已被拉伸到了紅外波段,於是在圖中呈現暗淡的紅光。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

通過這張照片科學家估算,在當前的可觀測宇宙中,至少存在1000億個星系,這是人類首次對宇宙星系下限的估算,我們似乎已經對這個數字沒有什麼概念了,然而這還僅僅是剛開始。

在哈勃深空場大獲成功以後,哈勃望遠鏡又相繼進行了多次的深空觀測。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

2003年,哈勃望遠鏡將鏡頭對準了天爐座方向,這片區域位於赤經3h 32m 40.0s,赤緯-27°47' 29",其範圍只有3平方角秒,把胳膊伸直朝向太空,這時指甲蓋的大小就是哈勃望遠鏡本次拍攝的區域,用肉眼在這裡看到不到任何天體,它遠離了銀河系的眾多恆星,也就減少了干擾。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

這次的觀測工作分為了兩個階段,第二階段時哈勃新安裝的第三代廣角相機和紅外相機派上了用場,進行了97.6萬秒累計800次的曝光拍攝,分析結果表明,這張哈勃超級深場的星係數量至少有一萬個,它們絕大多數的亮度都比人類肉眼可見最暗的天體還要暗10億-40億倍,其中距離地球最遠的星系達到了130億光年。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

根據這次超深空場包含的星係數量,科學家重新對宇宙所包含的星係數量進行了估算。在可觀測宇宙內,宇宙的星係數量至少達到了1500億,那麼科學家是如何通過深場照片,估算出整個宇宙的星係數量呢?

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

現代天文學認為,宇宙中物質的分布密度總體是比較均勻的。也就是說數一數照片中有多少個星系,再計算拍攝區域所佔整個天空的比例,就能大概估算出整個宇宙中有多少星系。

最初,科學家把這一數值估算到了1760億

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

不過後來諾丁漢大學的一個研究團隊在計算機中模擬了宇宙,它以宇宙大爆炸理論為基礎,加入了各種數學模型和物理參數,再結合哈勃望遠鏡的觀測數據,最終計算出,在當前930億可觀測宇宙的範圍內,至少存在着兩萬億個星系,是先前估算的十倍之多。

宇宙中有多少星系?哈勃望遠鏡用30年時間,回答了這個問題 - 天天要聞

事實上由於宇宙塵埃的阻擋和距離的遙遠,很多星系我們都觀測不到。並且以上的統計數據,都基於目前的可觀測宇宙。

在可觀測宇宙之外,還有我們看不到的宇宙,那裡發出的光還沒有達到地球,按照宇宙目前的膨脹速度來看,它們的光線可能永遠也傳不過來,所以真實的宇宙大小,早已遠遠超出了我們的認知。

科學分類資訊推薦

這位活到117歲的超級老人去世後,科學家發現她的基因強得可怕 - 天天要聞

這位活到117歲的超級老人去世後,科學家發現她的基因強得可怕

圖片來源:Unsplash《環球科學》雜誌迎來了自己的播客節目歡迎訂閱《環球科學》播客,每月更新一次,聽科學家與我們編輯一同探討形形色色的科學問題。在最新一期節目中,我們有幸邀請到了《環球科學》多次合作的譯者、兩位專業的心理諮詢師,跟我們聊了聊青春期可以培養的能力和更好地理解青少年的視角。撰文|clefable審...
我國科學家實現基於主動光學強度干涉的合成孔徑成像 - 天天要聞

我國科學家實現基於主動光學強度干涉的合成孔徑成像

來源:央視新聞客戶端記者從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉、張強、徐飛虎等人聯合美國麻省理工學院、中國科學院西安光學精密機械研究所等單位,首次提出並實驗驗證了主動光學強度干涉技術合成孔徑技術,實現了對1.36公里外毫米級目標的高分辨成像。
發現罕見“幽靈之花” 貴州植物家族再添新成員 - 天天要聞

發現罕見“幽靈之花” 貴州植物家族再添新成員

來源:央視網央視網消息近日,在貴州省林業局組織開展的全省野生蘭科植物監測過程中,科研人員首次發現貴州植物新紀錄屬——杜鵑花科假沙晶蘭屬,以及隸屬該屬的兩個貴州新紀錄物種——浙江假沙晶蘭和球果假沙晶蘭,它們因獨特的外觀和神秘的生長習性被稱為“
科學之美丨來看宇宙中最精密的“生物計算機” - 天天要聞

科學之美丨來看宇宙中最精密的“生物計算機”

水、脂肪和蛋白質,三種平平無奇的物質,為何能承載人類的智慧與情感?大腦的功耗相當於一個14瓦燈泡,為何能實現強大的認知能力?人類如何用科技對抗大腦深處血管上的“微型炸彈”?在2024年“科技跨年秀”——總台“科晚”的舞台上,特別呈現了《科學之美》的演講和舞蹈。為了呈現更多維度震撼人心的科學之美,總台社教節...
流浪太空53載 蘇聯“宇宙-482”探測器墜回印度洋 - 天天要聞

流浪太空53載 蘇聯“宇宙-482”探測器墜回印度洋

據央視新聞消息,據俄新社10日消息,蘇聯於1972年3月發射的“宇宙-482”自動探測器近日已墜入雅加達以西的印度洋海域。該探測器原計劃飛往金星,由於助推器故障,未能脫離地球軌道。隨着時間推移,探測器的高度越來越低,最終墜回大氣層。該裝置直徑約一米,重量不到500公斤。(總台記者 程謨)編輯 毛天宇...
錢江海關查獲一大波螳螂 - 天天要聞

錢江海關查獲一大波螳螂

近日,錢江海關關員在對國際進境郵件進行CT機查驗時,發現一個進境郵件圖像異常,疑似存在活體生物。 現場關員開拆查驗後發現,裡面裝有一批活體螳螂和螳螂卵鞘。卵鞘是具有堅硬外殼包裹的螳螂卵塊,每一枚卵鞘中一般含有10—50個卵。經現場清點,該包裹內共裝有7隻螳螂和73枚卵鞘。 經鑒定,其中7隻活體螳螂均為魔花螳螂,...
宇宙第一大行金條摻假風波,工行澄清來了 - 天天要聞

宇宙第一大行金條摻假風波,工行澄清來了

周末貴金屬時間,小夥伴們大家好。這兩天有關在宇宙第一大行買到摻假金條的消息在朋友圈刷屏了。昨天半夜,終於等來了工行的澄清公告:當然是不屬實。這是怎麼回事呢?說是有一位客戶在工行的南翔支行購買了兩款金條。結果在剪開加工首飾的過程中發現疑似雜質。我們通過網上的圖片看到,剪開后里面有些發黑。工行上海嘉定支...