宇宙到底有多大?通過天文望遠鏡,我們看到了古人沒有看到的東西

2020-08-27 科學源來說

自人類走出地球以來,對宇宙的探索就從來沒有停止過。限於人類現在的科技,雖然我們的認知範圍已經不僅局限於小小的地球,但是人類至今踏足宇宙之外最遠的地球也只是月球。不過這並沒有影響人類在宇宙中的視野,天文望遠鏡讓我們看到了宇宙中更遠的地方,毫不誇張的說,沒有天文望遠鏡的誕生和發展,就沒有現在的天文學。

天文望遠鏡

1609年,義大利科學家伽利略製作了世界上第一臺天文望遠鏡,他用這臺放大率只有32倍的小型望遠鏡觀測到了月球的隕石坑、太陽黑子、土星環、木星及其四顆衛星,銀河系實際上是有許多恆星星系共同構成的。從此,天文學進入瞭望遠鏡時代,伽利略也被稱為「天文望遠鏡之父」。

事實上,早在幾千年前的中國古代,「渾儀」就是中國古代天文家觀測天體的工具。不同的是,渾儀採用的並不是鏡片,而是用窺管來代替。當然,在觀測範圍和精確度上,中國古代渾儀遠遠比不上伽利略的天文望遠鏡,在望遠鏡傳入中國後,中國的天文學家用它來觀測日食和月食,並將這些珍貴的數據都記錄下來了。

到了現在,天文望遠鏡已經不再像400年前那樣簡單,衍生出了更多的類別,就比如折射式望遠鏡、空間望遠鏡、波段望遠鏡、大型光學望遠鏡等等。2016年,由我國主導建設的500米口徑球面射電望遠鏡在貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣落成啟用。這是全世界最大最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡,其綜合性能是著名的射電望遠鏡阿雷西博的十倍,也被稱為「中國天眼」。

望遠鏡下的宇宙

理論上來說,現在的宇宙是在138億年前的宇宙大爆炸中形成的,我們可觀測到的宇宙最遠距離也就是大爆炸以後光輻射到的最遠距離120~150億光年。下面我們就來看看,從天王望遠鏡裡,人類眼中的宇宙是什麼樣子。

木星

木星是太陽系裡最大的行星,無論是它的質量還是體積都超過了目前太陽系裡的所有行星。木星的質量是地球質量的300多倍,比太陽系裡其他行星質量的總和還要多2.5倍,體積更是可以裝下1300多個地球。儘管木星的質量和體積都非常龐大,但是它自轉的周期卻不慢,木星上的一天只相當於地球上的10個小時。

太陽

雖然木星是太陽系裡最大的行星,但是和太陽這顆恆星相比就有些不夠看了。太陽的體積是木星的1000多倍,如果太陽和地球同時出現在地圖上,我們甚至都找不到地球在哪裡。用天文望遠鏡直接觀測太陽是一件很危險的事,我們平時用肉眼觀察太陽都會覺得刺眼,如果通過天文望遠鏡這種高聚光的設備直接觀測太陽,後果真的難以想像。

天狼星

當天狼星出現時,原本巨大的太陽也會變得「袖珍」起來,畢竟它的直接接近太陽的兩倍。天狼星也被稱為大犬座 α 星,是除太陽外全天中最亮的一顆恆星。中國古人早就已經注意到了這顆亮星,並將之稱為「狼星」。在古代,天狼星是異族的象徵,古人在天狼星的東南方設立了一把射天狼的彎弓,於是就有了「西北望,射天狼」的名句。

盾牌座UY

盾牌座 UY 是一顆紅超巨星,它是到目前為止人類在宇宙中發現的最大天體。盾牌座 UY足足可以裝下1.8 × 109個太陽,即約 2.34 × 1015 個地球,可想而知它大到了什麼程度。儘管盾牌座 UY的廣度也非常高,但是我們無法在星空中用肉眼看到這顆恆星,只能用望遠鏡才能看到。

黑洞

黑洞,顧名思義就是連光線都無法從其視界逃脫的天體。其實宇宙中的黑洞我們並不能直接觀測,只能用間接的方式找到它們的存在。就比如我們可以藉由物體被吸入黑洞前,觀察到因為受到黑洞引力加速產生的x射線和γ射線。2019年,人類拍攝到的首張黑洞照片面世,這是一個位於室女座巨橢圓星系M87的中心的巨型黑洞,它的核心區域存在一個陰影,周圍還環繞著一個新月狀光環。

看完這些圖片是不是覺得我們的地球太過渺小?事實地球如此,宇宙中的天體數量多到我們難以預計,地球確實是其中一顆微不足道的行星。但正是這樣一顆微不足道的星球,卻誕生了已知宇宙中唯一的生命,不得不說一件神奇的事情。

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    那麼問題來了:如果真的有一臺完美的望遠鏡,觀測距離可以達到138億光年,我們能否看到大爆炸的真實瞬間呢?下面咱們就來聊聊這個很有意思的問題。要想知道我們能看到什麼,首先得搞清楚當時到底發生了什麼。大爆炸開始時,宇宙是一個無限小的奇點,時間和空間維度都蜷縮在一起。
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  • 如果所有天文望遠鏡聯手,能看到怎樣的宇宙?科學家想想就興奮
    ,甚至動用太空望遠鏡,是否能夠獲得更加清晰的圖片、看到更遠的宇宙呢?,比如黑洞的吸積盤,輻射出大量的X射線,所以科學家經常利用X射線望遠鏡觀測黑洞;又比如紅外線波長比較長,很多在可見光波段遮擋我們視線的星際塵埃和氣體,通過紅外波段進行觀測就可以繞過這些粒子,讓我們看到背後的天體
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    宇宙到底有多大?哈勃望遠鏡曾拍到「天空之城」?或在監視人類?大家還不太清楚,而有些人感覺是不是NASA空間站,另一撥人則感覺是不是當年的旅行者一號,其實以上都不是,除了阿波羅登月計劃之外,人類在航天領域當中最大的工程,就是哈勃太空望遠鏡,它是以美國的一名天文學家哈勃所命名的,這也成為了人類歷史上最先進的一個太空望遠鏡,哈勃望遠鏡竟拍到「天空之城」?專家:或在監視我們!
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    宇宙很大,大到無法想像,而我們人類又這麼渺小,那我們又是如何看到遙遠的宇宙的呢?你想呀,在宇宙中有那麼多天體,離我們又是那麼的遠,肯定有被擋住的吧,也肯定會有太暗看不見的吧,那麼對於這樣的天體,或者那麼大的宇宙,我們到底應該怎麼去看呢?
  • 什麼樣的望遠鏡能讓我們看到宇宙第一顆恆星的光?
    我們對它們是如此好奇,但就連預計明年發射的最強望遠鏡——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)也無法看到那麼遙遠的宇宙。想要一探宇宙深處初代恆星的奧秘,我們需要一個更大的望遠鏡——終極大望遠鏡(ULT)。現有的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)無疑能向我們展示許多有關早期宇宙的信息,但我們仍希望將來能擁有更強大的望遠鏡。無限的好奇心驅使著我們建造ULT。我們想更多地了解宇宙早期以及生活在那裡的恆星。Anna Schauer等作者在一篇名為「ULT——我們需要什麼樣的設施來探測星族III恆星(Population III stars)?」
  • 天文望遠鏡可以看到數十億光年外的星系,為什麼看不到一個星球的表面?
    能不能看到星球表面,關鍵還是這個星球距離有多遠。這個問題所謂「星球表面」有些模糊,不準確。月球算星球嗎?火星算星球嗎?木星土星算星球嗎?太陽算星球嗎?這些通過大型天文望遠鏡,都能夠看到表面。如果要看清楚星球上一個砂礫的樣子,目前還沒有什麼望遠鏡能夠看清楚,即便是月球表面,也無法看清楚上面的砂礫,這就像我們在地球上看物體,我們能夠看到幾十公裡的一座山,看到10公裡的一顆大樹,看到幾公裡外的一座高樓,但能夠看清楚10米遠的一隻螞蟻嗎?能夠看到手掌上一個細菌嗎?
  • 未來的天文望遠鏡將看到什麼太空景象
    美國宇航局期望2013年發射詹姆士·韋伯太空望遠鏡(JWST),許多科學家在思考其未來的觀察會是什麼。德國馬克斯·普朗克天文學學會的天文學家雷切爾·薩默維爾就是其中的一位科學家,她表示,如果沒有額外的援助,天文學家很難解答宇宙中一些最神秘的謎團。「我們還需要更好地觀察來使我們的宇宙模型更加完善。如果你只是紙上談兵,即使今後15年你用上超級電腦來進行電信模擬,這也將無濟於事。」
  • 哈勃望遠鏡已看到134億光年,宇宙究竟有多大?為什麼那麼大?
    ,根據光譜分析,測量到其紅移量高達11.1,按照目前測定的哈勃常數計算,它距離我們約有134億光年,這意味著,它的光是在134億年前發出的,在宇宙空間傳播了134億年後抵達地球並被哈勃空間望遠鏡捕獲。這是由於從宇宙大爆炸之初就持續至今的宇宙膨脹,導致宇宙的大部分星系都正以超越光速的速度遠離我們,我們將永遠無法看到它們所發出的光了。