2萬億,科學家確定宇宙中星係數量,緊接著又發現了另一絕望真相!

2021-01-15 騰訊網

從茹毛飲血的史前時代開始,人類對浩瀚的星空就懷有異樣崇敬的心情,常常幻想星河的裡面有另一個風格迥異的廣闊世界,由此也誕生了許多膾炙人口且引人入勝的神話傳說。到了現代,先進的科學技術讓人類對星空的畏懼開始漸漸褪去,取而代之的是無窮無盡的好奇。未來滿足這種好奇心,人類開始向宇宙中發射各種各樣的探測器,試圖揭開宇宙的神秘面紗。

然而隨著對宇宙研究的不斷深入,人類對宇宙的了解不僅沒有增加,反而越來越多難解的問題出現在人們面前,例如宇宙中究竟有多少恆星。

當然了,想要知道宇宙中究竟有多少恆星,首先要知道宇宙究竟有多大。在探索宇宙的懵懂時期,人們以為銀河系就是整個宇宙,星河中那些模糊的光點只是在空間中四處飄蕩的雲團塵埃。

但是,隨著科學技術的不斷進步以及觀測手段的不斷更新,科學家們驚訝地發現原來銀河系並不是全部宇宙,銀河系外面還有許許多多的河外星系。

在藉助宇宙中天然的「尺子」——造父變星之後,科學家們估算出這些河外星系距離地球百萬到千萬光年不等。

而此時哈勃望遠鏡的觀測結果又展示了一個驚人的事實——宇宙迄今已經有138億年的高齡,而人類目前能夠直接觀測的宇宙範圍約960億光年。那麼在這麼廣闊的空間中,究竟有多少像太陽一樣的恆星呢?

事實上,如果有一臺極為先進的望遠鏡,我們的確能夠將所有恆星的數量精確的統計出來,因為只要觀測時間足夠長,那麼無論星系發出的光芒黯淡到什麼程度,總能夠捕捉到它釋放出來的光子,只要將目光所及的天空全部「掃」一遍,自然就能夠統計出全部的數量。

但是這也僅僅是理論上而已,以人類目前的科技水平來看,根本造不出這種精度的天文望遠鏡,更何況宇宙中無處不在的宇宙塵埃還會阻礙人們的視線,讓觀測結果不盡如人意。

所以科學家們無奈之下只好選擇一塊看上去沒有任何遮擋物,甚至沒有任何星系的區域,希望通過長時間的高精度觀察,能夠發現一些「隱藏」極深的星系。

1995年,科學家們將哈勃太空望遠鏡對準了一塊好像什麼都沒有的天區,然後開始了長達10天的觀察。

嚴格說起來,哈勃觀察的這片區域僅僅是整個天空的2400萬分之一,相當於一個人看100米之外的一個高爾夫球。然而,這2400萬分之一區域的觀察結果卻讓所有人都驚呆了,因為它其中竟然隱藏著近4000多個星系。

這種震撼感驅使著科學家進行新的尋找。2003年,科學家們又將哈勃望遠鏡對準了天爐座,這片區域比上次觀察的區域更小,只佔了全天的2600萬分之一。

區域雖小但是帶來的震撼卻一點也不小,因為經過仔細的辨認分析,科學家們在這張哈勃超深場(HUDF)照片中發現了近一萬個大小、顏色不一的星系。

在嘗到了兩次觀察帶來的震撼之後,一個問題開始出現在科學家的腦海:如果一直觀察下去,我們究竟能夠看到多少星系,又能看到多遠的地方呢?

2012年,哈勃望遠鏡再次啟動,這次觀察的範圍比上次的還要小很多,只佔到了全天的3200萬分之一,用肉眼來看就跟針眼差不多大。

經過23天的漫長觀測,一張震撼人心的照片再次映入眼帘,哈勃極端深場(XDF)照片中出現了5500多個星系,它們幾乎每個都距離地球130多億年,也就意味著當這些星系釋放出第一個光子時,宇宙剛剛才誕生4億多年。

雖然這三張照片帶給人們極大的震撼,但是它們真正的作用卻不只是讓人們認識到宇宙的宏偉壯闊,而且還揭示了一個十分奇怪的現象,那就是距離地球很近和很遠的星系相對較少,反而是位於中間位置,也就是50億至90億光年的星係數量最多。

科學家們推測,之所以會出現這種讓人費解的情況,可能是宇宙在誕生初期擁有遠比現在多的星系,只是它們發出的光實在太過於黯淡,以哈勃望遠鏡的精度根本無法觀測到。

因此,可觀測宇宙中星系的總數也就不是最開始估算的1760億個,而是遠遠超過這個數字。

為了證實這一猜測,英國諾丁漢大學的科學家們在計算機中設計了一個虛擬宇宙,這個宇宙以大爆炸理論為基礎,各種物理參數和數學模型都和現實一致。

虛擬宇宙計算結果顯示,可觀測宇宙中(960億光年直徑),至少有2萬億個星系。即便每個星系中只有1000億個恆星,那麼恆星的總數也都是非常驚人的。

而因為宇宙中的星系一直在不斷運動、吞噬以及合併,所以實際上宇宙形成初期星系的密度和數量要遠遠高於現在。

至此,可觀測宇宙中星系以及恆星的數量大體清楚了,但是科學家們卻發現了另一個讓人絕望的事實:人類最厲害的望遠鏡也只能看到可觀測宇宙中10%不到的星系,而可觀測宇宙之外還有多少星系隱藏其中、宇宙有究竟有多大,或許人類永遠也不會知道。

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