宇宙中星系總數不到 2 兆個,新分析表明比過去估計值少一半以上

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 15 日 15:31 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


想看清夜空中的星星,我們必須遠離城市光害,而相同道理也適用於觀測宇宙的探測器——太陽系內充滿反射陽光的塵埃,只有遠離太陽系中心,才能更了解宇宙原本有多暗。最近,一群科學家利用 NASA 新視野號(New Horizo​​ns)探測器來確定宇宙光學背景的亮度,發現宇宙星系上限量應該僅數千億個,而不是之前認為的高達 2 兆個。

外太空有多暗?如果你在高山地區抬頭仰望夜空,可以感受到明顯比都市所見的星空還要暗了些;如果飛出地球大氣層,外太空會再進一步變暗。不過宇宙也不是絕對黑色,因為仍有無數遙遠的恆星及星系發出微光點綴在宇宙背景上。

2016 年,基於哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)數據的一項研究修正了可觀測宇宙的星系總數量,從原本的 2 千億個增加至 2 兆個或更多,雖然人類技術找不到它們,但確實有數量可觀的未知星系躲在宇宙黑暗中。

然而美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute,STScI)團隊分析新視野號探測器的數據,發現後者觀測到的背景輝光比哈伯觀測的最暗天空還要暗 10 倍。研究人員直說,「根本看不到 2 兆個星系發出的光。」

團隊表示,宇宙微波背景告訴了我們大爆炸之後 45 萬年的事情,但宇宙光學背景告訴了我們在此之後形成的所有恆星訊息,包括星系數量、形成時間以及位置等都施加了限制,而哈伯望遠鏡與新視野號兩者數據差異如此之大,或許是因為前者雖然位於太空中,但仍繞著地球運轉,依然身處太陽系的「光污染」中。

相比之下,新視野號已經飛越冥王星、正在進入古柏帶,距離我們超過 64 億公里,來到一個比哈伯太空望遠鏡測量宇宙光學背景更有利的位置,它測得的光度應該更接近宇宙真實,可觀測宇宙中的星系總數可能超估了,實際上應該只有數千億個。

不過,宇宙背景輝光微弱歸微弱,還是可以測量出數值的,研究人員比喻:想像你生活在罕無人跡的郊區,你某天半夜從自己臥室看出去,發現附近 1 公里的鄰居打開冰箱找宵夜,而該冰箱的燈光反射到你臥室近乎不存在的亮度,就是新視野號檢測到的宇宙背景亮度。很暗吧?你應該想說哪裡有光吧?

新論文發表在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)。

(首圖來源:NASA

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