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2万亿个星系:宇宙曾如此闪亮

地球是拥挤的,这个小小的行星上,生活着几十亿人——早高峰的地铁上,人和人之间的距离不会超过一厘米;相比之下,我们周围的银河系是空旷的,离我们最近的恒星在四光年以外,用最快的飞船也要几十万年才能到达。

银河系无疑又是拥挤的,十几万光年的范围内,挤进了几千亿颗恒星;相比之下,星系之间是空旷的,最近的仙女座大星系离我们有两百五十多万光年——人类恐怕永远也进入不了星系际空间。

尽管不是在同一个尺度上,但这种比较也足以让我们体会到自身的渺小。根据一般了解,我们的可观测宇宙中大约存在着2000亿的星系。这些星系分布在一个极大的空间范围内。

宇宙是一台时光机。我们看到的宇宙深处,是过去的宇宙。然而当我们看得越远的时候,所能看到的星系也越多。

这是因为宇宙中星系的数量,会因为星系间的融合而变得越来越少。我们现在在那里看到的许多星系,这会儿可能已经不在了。

2万亿个星系:宇宙曾如此闪亮
宇宙历史上不同时期星系的特点。NASA / ESA

总体上而言,早期的星系比较小,比较暗。这种星系的质量大致相当于银河系周围的卫星系——比如大小麦哲伦云。但是星系的融合,从星系出现的那一刻就已经开始了。星系的密度在宇宙的历史上并不会一直相同,而是越来越低。也就是说,随着小星系不断地融合成大星系,宇宙中的星系数量会越来越少。

比如英国诺丁汉大学的一个科研小组,在天文学家Christopher Conselice的领导下作出了一个研究。他们发现,在相同体量的太空中,早期宇宙中存在的星系数量可能要比今天高出10倍(2万亿个)。

这些科学家运用计算机3D模拟,引入了哈勃深空影像和数学模型,精确地计算出了宇宙在不同时期所拥有的星系数量。结果是惊人的。他们发现,要在宇宙中产生当前我们所能看到的星系数量,可观测宇宙中必然还有比当前数量高出90%的星系未被我们发现。

换句话说,我们所能看到的部分星系已经是融合的结果,还有一些未融合或正处在融合过程中的星系,由于过于遥远或过于昏暗,以及望远镜的技术限制而尚未被我们发现。

早期宇宙中,同一时期的星系数量加起来,可能是原来推测结果的10倍。

星系数量的减少,或许还能解释为什么夜空是黑的(奥伯斯佯缪)。理论上,早期宇宙的夜空里真的可能全是星系。但随着时间的推进,星系不断地融合,星系分布的密度逐渐降低。

与此同时,随着宇宙的膨胀,来自遥远星系的光线波长被不断拉伸。原本的可见光在持续的红移后变成了红外线,越出了人类肉眼所能感知的范围。加之宇宙尘埃和气体对光线的吸收,我们的夜空于是就变黑了。

2万亿个星系:宇宙曾如此闪亮
这幅深空影像是“大天文台宇宙起源深空巡天计划(GOODS)”研究目标的一部分,由15张较小图片组合而成。NASA / ESA / GOODS / M. Giavalisco

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