地球属于哪个星系(地球属于哪个星系团)

科学的美好在于不断的探索和发现,发现新的证据,修正旧的判断,抛弃旧的理论,有时还会发现宇宙中未知的新面孔。

科学始终保持着自我怀疑的态度,致力于检验现有理论是否正确,专注于研究新兴观点是否能更好地解释观察结果和数据。

这意味着我有时会得出一个经过科学验证的结论。你不能穿越时间空,几年后回来把一个新的正确答案扔到我脸上说我错了。不是我的错,只是科学一直在改变原来的看法。

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现在我知道大犬座VY不再是宇宙中已知最大的恒星了。目前,这个头衔应该属于神盾局的UY吧?即便如此,几年后再看的时候,我肯定又是一颗星了。

我想说的是,科学在变,数据在更新。我们不需要担心这些事情。改变是好事,所以现在我并不惊讶。哈勃体积中估计的星系数量需要修正。之前,我们知道的星系数量大约是2000亿。

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图示:杰西塔的研究对象是像哈勃望远镜拍摄的这张照片中所示的遥远星系。她使用新的“叠加”技术来收集只能通过射电望远镜获得的信息。资料来源:美国航天局、科学技术科学委员会和欧空局。

之前发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文将恒星系数的估计数从2000亿修正为20000亿,即扩大了10倍。2000亿,我得绞尽脑汁想想这是个什么数量级。但是2000亿元对我来说真的太难理解了。

这个修正推翻了之前对恒星数量的估计吗?其实没有。

可观测的宇宙大约是一个直径为138亿光年的区域。我们能看到的边缘是138亿年前留在那个区域的光。宇宙的膨胀将这些区域带离了460亿光年。

你能理解吗?你目前看到的光有138亿光年的历史,但现在它的源头离我们有460亿光年。因为宇宙的膨胀,所有到达地球的光子发出的光都被拉长了。

在过去,这些光可能是可见光或紫外线辐射,但现在它们被转换成了红外线,甚至是哈勃体积边缘的微波。

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天文学家知道哈勃体积的体积,也可以计算出宇宙的密度,从而知道整个宇宙的质量约为3.4×10 ^ 54kg,包括普通物质和暗物质。同时,他们还知道普通物质与暗物质的比例,从而可以计算出宇宙中普通物质的总质量。

以前天文学家用普通物质的总质量除以哈勃望远镜原始数据中能看到的星系数量,确定宇宙中大约有2000亿个星系。

现在,天文学家使用一种新技术来估计星系的数量。他们用哈勃太空望远镜空望远镜观测天空空貌似空无,识别出了其中所有的星系。这是哈勃的超深视野,下图是在这里拍摄的最惊艳的照片之一。

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图示:哈勃超深空显示了紫外线、可见光和红外光。图像来源:美国航天局、欧空局、H. Teplitz和m . Rafelski(IPAC/加州理工学院)、A. Koekemoer(科学技术科学研究所)、R. Wind Horst(亚利桑那州立大学)和Z. Levay(科学技术科学研究所)

天文学家煞费苦心地将这张星系图像转换成三维地图,可以显示星系的大小和位置。然后,他们利用他们对更接近地球的星系结构的知识,提出了一个更准确的估计,即这些星系在我们的观察范围内是什么样子。

例如,银河系被大约50个卫星矮星系包围,每个卫星矮星系的大小只有银河系的几分之一。

通过识别哪些是主要星系,天文学家可以获得哈勃图像中无法看到的小而暗的矮星系的分布。

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换句话说,如果遥远的宇宙和邻近的宇宙具有相似的结构,这是现代天文学的原理之一,那么遥远的星系和邻近的星系也具有相同的结构。

这并不意味着宇宙比我们想象的要大,也不意味着有更多的恒星。只是证明了宇宙中包含了更多的星系,只是这部分星系中的恒星较少。有大的主星系,然后是越来越小的星系,直到矮星系,这是一条平滑的分布曲线。恒星的总数没有变化。

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图示:牛郎星矮星系,是银河系中的伴随卫星星系之一。图片:ESO

我们能看到的星系只是冰山一角。每次我们看到一个星系,它的周围就有9个更小更暗的星系看不到。

当然,我们需要一些时间才能看到这些较暗的星系。2018年10月,NASA 空 USA的James Webb 空 telescope携带了一个收集表面积为25平方米的反射镜,比哈勃望远镜的4.5平方米要大得多。

此外,詹姆斯·韦伯是一架红外望远镜,专门用来观测更冷的天体和数十亿光年外的星系。它可以看到哈勃看不清楚的昏暗星系。

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那么,为什么我们不能用自己的眼睛看到各个方向的星系呢?事实上,这是一个由威廉·艾伯斯在1700年提出的古老难题,也被称为艾伯斯悖论。我们曾经写过一整篇文章来描述这个问题。大意是,无论你朝哪个方向看,最后都只能看到一颗星星。它可能很近,像太阳一样,也可能很远,但无论如何,它应该是四面八方的一颗星。这意味着整个夜晚空应该和恒星表面一样明亮。显然不是这样,但是为什么呢?

其实就算有2万亿个星系,你还是可以引用这个悖论,说在每个方向上,你都应该看到一个星系,但你看到的不是这个。

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图示:这是斯隆数字巡天项目中部分星系的分布图,距离跨度为70亿光年。我们今天观测到的星系团数量标志着引力在宇宙时间中的作用,这让我们可以在这些尺度上检验广义相对论是否成立。(SDSS·布兰顿先生)

除了你所在的星系,你看哪里都能看到星系。只是这些星系从可见光谱移动到了红外光谱,所以你的眼球无法感知。但它们确实存在。

如果能看到微波,那么天空空真的很亮。这是因为宇宙微波背景辐射在所有星系后面发光。

结果发现,宇宙中的星系数量是之前估计的10倍——2万亿个星系。但是恒星的数量和宇宙的质量保持不变。

科学家得到詹姆斯·韦伯望远镜的观测结果后,这些数字会再次微调,变得更加精确。1.5万亿?3.4万亿?准备好更准确的数量。

参考数据

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.莫里斯大学日报

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