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研究发现可观测宇宙的星系数量是先前认为的至少10倍以上

来源: 神秘的地球
时间:2016年10月21日

研究发现可观测宇宙的星系数量是先前认为的至少10倍以上

研究发现可观测宇宙的星系数量是先前认为的至少10倍以上

(神秘的地球uux.cn报道)据台北市立天文科学教育馆:宇宙比你原本想像的还要拥挤!天文学家根据利用哈勃太空望远镜和其他设备所进行的深空星系普查观测,发现可观测宇宙(observable universe)的星系数量是先前认为的至少10倍以上。这个结果明显与星系演化有关,而且还可以帮助天文学家阐明一个旧有的天文争议——奥伯斯佯谬(Olbers paradox):为什么夜空会这么暗?

天文中最基础的问题之一就是:宇宙中到底含有多少个星系? 1990年代中期拍摄的哈勃深空区(Hubble Deep Field,HDF),让天文学家得以首度窥视宇宙的星系族群。随后进行的哈勃极深空区(Hubble’s Ultra Deep Field,HUDF)等更灵敏的观测呈现出宇宙中有大量昏暗星系。天文学家根据这些观测估计可观测宇宙约含有2000亿个星系。

由英国诺丁顿大学(University of Nottingham)Christopher Conselice领军的研究团队分析哈勃深空观测资料,以及其他团队已经发表的资料,结果发现:在一小块特定天区内的遥远早期宇宙内,堆叠的星系数量比先前认为的还多10倍左右,其中绝大部分星系都很小且暗,其质量约与银河系周遭的那些卫星星系相当。当它们合并成比较大的星系时,宇宙中的星系聚集的密度也随之降低。这意味着宇宙历史由古迄今,星系的分布并不相同,换句话说,重点星系演化事件遍及整个宇宙历史进程,透过合并过程大幅降低星系总数。而这也成为宇宙中的结构是由上至下形成的理论。

Conselice等人是将哈勃深空资料和其他团队已发表的资料转化为3D影像,以便尽可能地精确估算不同宇宙时期的星系数量。此外,他们还采用新式数学模型,能让他们推估那些现代望远镜无法观测到的星系。因此,为了符合我们今日所见的星系数量和它们加起来的总质量,Conselice等人从模型结果推测:可观测宇宙中约有90%以上的星系,是因为太暗、太遥远,导致现代的望远镜无法观测到。早期宇宙中这些数量庞大的小而暗的星系,会随着时间,藉由合并而成长到如今所见的大型星系模样。

这个结论,让Conselice等人好奇:这代表超过90%的昏暗小星系迄今尚未被研究过。谁知道到下一代新望远镜能观测到这些星系时,会发现什么样的有趣性质?至少,将在近几年发射升空的韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)就能观测研究那些超暗星系(ultra-faint galaxies)。

星系数量随时间逐渐减少的现象,对于解释奥伯斯佯谬或有助益。奥伯斯佯谬于1800年代初期由德国天文学家奥伯斯(Heinrich Wilhelm Olbers)提出,其内容为:宇宙中存在着无数的恒星,每颗恒星都是一个太阳,那么为什么夜晚的天空还是这么暗呢?

Conselice等人认为:若从他们的研究结论来看,事实上虽然星系数量如此庞大原则上,无论往天空的哪一个方向都至少有一个星系,然而来自星系内的星光却无法被人眼和绝大部分现代望远镜观察到,乃是因为有其他因素会降低宇宙中的可见光和紫外光的量。这些因素,主要来自自然的宇宙膨胀导致光波波长往红光方向移动,此外星系之间的尘埃气体吸收光线,导致来自遥远星体的星光被红化(reddening of light)。这些,都让我们的眼睛感觉不到这些来自遥远宇宙的星光,所以夜空中所见的几乎只有我们自己银河系内的恒星,数量有限,夜空自然就是暗的。

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