|
參考消息網(wǎng)3月17日報道阿根廷布宜諾斯艾利斯經(jīng)濟新聞網(wǎng)2月21日題為《太空大討論：科學家討論宇宙中到底有多少星系》的文章，全文摘編如下： 在遠離大城市燈光的地方抬頭仰望夜空，可以看到宇宙的壯麗，數(shù)以百萬計的恒星裝點著我們的銀河系，而其他星系中還存在數(shù)以十億計的恒星。 這些“居住”在宇宙中的海量恒星聚集在不同的星系中，這些星系是氣體、塵埃和數(shù)以十億計的恒星及其子星系的聚合體，它們在引力的作用下聚集在一起。 測算不易 正如我們知道有多少行星在圍繞我們的太陽運行，并且我們估算出了銀河系中有多少個“太陽”一樣，科學家們提出的問題是：可見的宇宙部分中有多少個星系？數(shù)清它們似乎是一項不可能完成的艱巨任務。光有望遠鏡是不夠的。需要空間望遠鏡和計算機計算相結(jié)合才能得出估算值，而估算值也可能會受到質(zhì)疑。 在過去的20年里，哈勃太空望遠鏡拍攝的非常深遠的圖像發(fā)現(xiàn)了無數(shù)光芒微弱的星系，它們發(fā)出的光幾乎無法到達我們的觀測范圍。這個可觀測的宇宙部分總共包含大約1000億個星系。 1995年，天文學家將哈勃太空望遠鏡對準了大熊座空曠的區(qū)域，并收集了10天的觀測數(shù)據(jù)。根據(jù)州立韋伯大學的數(shù)據(jù)，僅在一張圖像中估計就有3000個微光星系。這張合成圖像被稱為“哈勃深空場”，是當時宇宙中所能觀測到的最遠圖像。 在哈勃望遠鏡的儀器得到改進（得益于多項太空任務對其儀器進行了升級）后，天文學家重復了兩次這種實驗。在2003年和2004年，科學家們創(chuàng)造出了“哈勃超深空場”，通過一百萬秒的曝光，在天爐座的一個小點中發(fā)現(xiàn)了大約10000個星系。2012年，科學家們再次使用改進后的儀器，用哈勃望遠鏡觀測了超深空場的一部分。即使在這個更狹窄的視野中，天文學家也能夠探測到大約5500個星系。研究人員將此稱為“哈勃極深場”。 “哈勃極深場”涵蓋了距離我們最遠達到120億光年的星系。我們認為，它們在大爆炸后不到20億年時就存在了。然后，天體物理學家計算了那個狹窄視野內(nèi)的星系數(shù)量，并將這個數(shù)字外推到整個宇宙，前提是假設宇宙在各個方向上看上去都一樣，最終得到了1200億這個數(shù)字?！暗S著太空望遠鏡技術(shù)的進步，這個數(shù)字可能會增加到2000億左右。”美國太空望遠鏡科學研究所的天體物理學家馬里奧·利維奧說。 不斷演化 但在2016年，由英國諾丁漢大學天體物理學教授克里斯托弗·孔塞利切領(lǐng)導的一個國際研究團隊稱，星系數(shù)量的實際數(shù)字遠大于此，至少接近2萬億個，這是之前所認為的20倍之多。 孔塞利切在《天體物理學雜志》季刊上發(fā)表的論文中指出：“目前的天文技術(shù)使我們只能研究這些星系中的一小部分，只有10%左右。這意味著我們宇宙中超過90%的星系尚未被發(fā)現(xiàn)，只有在研制出更大更強的望遠鏡后才能看到它們?！痹摷究鞘澜珙I(lǐng)先的天文學研究雜志，致力于刊載天文學和天體物理學的最新發(fā)展、發(fā)現(xiàn)和理論。 這一成果對星系的形成研究有明顯的影響。孔塞利切的研究成果是15年辛勤工作的結(jié)晶。他的團隊對分布于世界各地的望遠鏡，尤其是哈勃望遠鏡拍攝的深空場圖像進行3D處理，以計算一個又一個小塊空間中星系的數(shù)量和密度。這項艱苦的研究使他能夠計算出我們在計數(shù)時遺漏了多少星系，就像一種“星際考古挖掘”一樣。 孔塞利切說：“這非常令人驚訝，因為我們知道在138億年的宇宙演化過程中，星系一直在通過新恒星形成和與其他星系合并而增長。因此，發(fā)現(xiàn)過去實際上曾有更多的星系，意味著以前應該發(fā)生過星系的重大演化，從而通過它們之間的廣泛合并來減少至現(xiàn)在的數(shù)量。這也讓我們驗證了宇宙中自上而下的結(jié)構(gòu)形成模式。” 他補充說：“我們遺漏了絕大多數(shù)星系，因為它們是如此微弱和遙遠。宇宙中的星系數(shù)量是我們想知道的一個基本數(shù)字，令人驚訝的是，宇宙中超過90%的星系還沒有被研究過。誰知道當我們用下一代望遠鏡研究這些星系時，會發(fā)現(xiàn)哪些有趣的特性。這些未知星系可能將為許多相互突出的天體物理學問題提供破解線索?！?/div> 找到方法 無論使用哪種儀器，估算星系數(shù)量的方法都是相同的。先使用望遠鏡（尤其是哈勃望遠鏡）拍攝的太空的一部分，再利用這一部分與整個宇宙之間的比例關(guān)系，就可以估算出宇宙中的星系數(shù)量，但前提是假設宇宙是均質(zhì)的，正如宇宙學原理所指出的那樣。 這一原理可以追溯到愛因斯坦的廣義相對論。他指出引力是空間和時間的扭曲?；谶@種理解，許多科學家（包括愛因斯坦本人）試圖了解引力如何影響整個宇宙。 美國國家航空航天局（NASA）指出：“可以做出的最簡單的假設是，如果以足夠差的視力水平觀察宇宙包含的內(nèi)容，它在任何地方和各個方向上都會看上去幾乎相同。也就是說，在非常大的尺度上進行平均后，宇宙中的物質(zhì)是均勻分布和各向同性的。這被稱為宇宙學原理?！?/div> 宇宙學原理的一個例子是宇宙微波背景，它是大爆炸后宇宙早期階段的殘余輻射。天文學家使用NASA的威爾金森微波各向異性探測器等儀器發(fā)現(xiàn)，無論你看向哪里，宇宙微波背景幾乎都是相同的。 通過對遠離我們的星系的觀測，對宇宙膨脹的測量表明，它大約有138.2億年的歷史。然而，隨著宇宙的老化和增長，星系離地球越來越遠。這使得它們更難在望遠鏡中被看到。 宇宙的膨脹速度超過了光速。我們只能看到來自星系的光，它們的光有足夠的時間到達我們地球，但這并不意味著整個宇宙都是這樣。于是便有了可觀測宇宙的定義。 星系也會隨著時間推移而變化。銀河系正與附近的仙女座星系發(fā)生合并，兩者將在大約40億年后合并。在那之后，我們所在星系群中的其他星系，即離我們最近的一些星系，最終將合并并創(chuàng)造出一個看上去更暗的宇宙區(qū)域。 目前，研究人員只能直接觀測到大約2萬億個星系中的10%。但今年，當哈勃望遠鏡的繼任者詹姆斯·韋布空間望遠鏡開始工作時，這種情況可能將會改變。這臺望遠鏡應該能夠追溯更遠的時間，看看距離大爆炸最近的星系是如何開始形成的。
|
|
|
來自： singer0852 > 《科技軍事》
