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宇宙究竟有多少個星系?天文學家給出驚人答案,這是怎麼數出來的
2022/03/05
2022/03/05

1924年,美國天文學家愛德溫哈勃發現,仙女座大星雲和M33星雲(即三角座星系)距離地球都超過了幾十萬光年。這遠遠地超出了當時觀測的銀河系直徑。哈勃斷定,它們兩個都不在銀河系之內,而是和銀河系一樣龐大的天體系統。哈勃把它們稱為銀河外星系。

M33三角座星系

從那以後,人們開始認識到銀河系並非是宇宙的全部。在銀河系之外,還有很多像銀河系這樣龐大的「宇宙島」。那麼 宇宙中究竟有多少個星系呢?如今我們還不知道宇宙究竟有多大?它到底有沒有邊際?所以,宇宙中究竟有多少個星系是沒有一個準確答案的。

不過,可觀測宇宙中有多少個星系?我們是有數的。可觀測宇宙指的是一個以地球為中心的球體空間,這個球體內最遙遠的物體發出的光有足夠的時間來到地球,能夠被我們看到。現在 可觀測宇宙的半徑約為460億光年。天文學家估計,在可觀測宇宙中大約有2萬億個星系

銀河系

可觀測宇宙中大約有2萬億個星系。很顯然這是一個非常大的數字。天文學家是怎麼數出來的呢?一個一個的數是不可能了。夜晚人們只憑藉肉眼觀測,能夠看到的星系加上銀河系只有5個。除銀河系之外,剩下的4個銀河外星系分別是仙女星系、三角座星系、大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。

哈勃太空望遠鏡

在1990年以前,天文學家只能看到大約70億光年范圍內的星系。1990年4月24日,以天文學家愛德溫哈勃的名字命名的哈勃太空望遠鏡發射升空。哈勃望遠鏡讓天文學家們能夠看到更加遙遠的宇宙,揭示那些最遙遠最暗淡的星系。

哈勃超級深空場

天文學家把哈勃望遠鏡對準了不同區域的宇宙,並拍下了最遙遠的星系。例如這張照片叫做哈勃超級深空場是哈勃望遠鏡在2003年9月24日到2004年1月16日對天爐座的一小塊天空累計曝光了113天的資料累計而成的。這一小片天空的面積約為滿月面積的十分之一,約占整個天空1270萬分之一的面積。這其中估計有10000個星系。

[[[[大尺度]]]]宇宙結構宇宙纖維

通過對哈勃望遠鏡拍攝的不同區域的深空影像進行比對,天文學家發現它們之間有很大的相似之處。因此,天文學家認為在[[[[大尺度]]]]的宇宙中,星系分佈不是雜亂無章的,而是均勻的。也就是說,我們在宇宙中的任何一個地方觀察宇宙,所看到的宇宙都是一樣的。宇宙沒有中心。這樣,天文學家根據哈勃望遠鏡觀測到的星系密度估計,可觀測宇宙中大約有2萬億個星系。

發生合併的星系

大家覺得可觀測宇宙中擁有2萬億個星系,這個數量是不是非常的驚人呢?出乎我們的意料,早期宇宙中的星系數量更多,遠大于2萬億。這是因為在宇宙的演化過程中,有相當多的星系發生了合併。例如,我們所在的銀河系發展至今已經合併了周圍的多個星系。並且在大約30~40億年後,銀河系又將和臨近的仙女星系發生合併形成一個更大的星系。

前面我們提到過,宇宙沒有中心。我們在任何地方觀察宇宙都是一樣的。那麼,假如我們在460億光年之外的可觀測宇宙邊緣再次觀察宇宙,我們是不是又會看到一個半徑460億光年的可觀測宇宙呢?這個新的可觀測宇宙空間中星系的數量又是多少呢?同樣也是大約2萬億吧!

可觀測宇宙之外的宇宙

科學家估計,如果整個宇宙的大小是有限的,那麼宇宙的大小至少是可觀測宇宙的250倍以上。我們以這個假設為前提,宇宙的半徑范圍就是11.5萬億光年。那麼宇宙中的星系數量大約就是3200億億個。如果宇宙的大小是無限的,那麼宇宙中的星系數量我們就不得而知了。

拉尼亞凱亞超星系團

我們再回到可觀測宇宙。混在2萬億個星系中的銀河系又在哪裡呢?在[[[[大尺度]]]]宇宙結構上,銀河系位于拉尼亞凱尼亞超星系團中。這是宇宙[[[[大尺度]]]]纖維結構的一部分。它看上去就像是漂浮在宇宙中的一根輕盈的羽毛。

銀河系和太陽系的位置

可是不要小瞧了它。它的跨度可達5億光年,包含了大約10萬個星系。銀河系只是拉尼亞凱尼亞超星系團中的一個亮點,十分的渺小。然而太陽系又只是銀河系中的一個不起眼的亮點。地球和整個太陽系比起來又小的微不足道。

最後,我們這些生活在地球上忙忙碌碌的人呢?和浩瀚的宇宙比起來,算得上是一粒塵埃嗎?

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