“新视野号”宇宙飞船的数据显示,宇宙中星系的数量比之前认为的要少得多

新视野号宇宙飞船插图

这幅艺术家的插图展示了美国国家航空航天局(NASA)在外太阳系的新视野号宇宙飞船。背景是太阳和代表黄道光的发光带,这是由灰尘反射阳光引起的。通过穿越内太阳系及其伴随的光污染,“新视野号”能够回答这个问题:太空有多暗?右下角是银河系的背景恒星。资料来源:乔·奥姆斯特德(STScI)

对天空黑度的新测量显示,星系的数量只有数千亿。

天空有多暗,这能告诉我们可见宇宙中星系的数量吗?天文学家可以通过计算哈勃深场中可见的一切,然后将它们乘以天空的总面积来估计星系的总数。但其他星系太过微弱和遥远,无法直接探测到。然而,尽管我们无法数清它们的数量,它们发出的光却在空间中弥漫着微弱的光芒。

为了测量这种辉光,天文卫星必须逃离太阳系内部和它的光污染,而光污染是由灰尘反射阳光造成的。一组科学家利用美国国家航空航天局新地平线号的任务是冥王星和柯伊伯带来确定这个宇宙光学背景的亮度。他们的结果为模糊的未解星系的数量设定了上限,表明它们的数量只有几千亿,而不是之前认为的2万亿。

十二生肖光和银河系

这张照片显示了称为Zodiacal光的现象。在左下方,一个发光的贴片沿着木星的方向延伸到朝上的中心,是中心的明亮物体。黄道带光是由阳光引起的,反射内阳系统中的微小灰尘颗粒 - 彗星和小行星的崩解残留。试图衡量暗空间如何使用像哈布尔这样的望远镜被这种环境发光被挫败。信用:z. levay

空间有多黑了?如果你远离城市灯光并抬头,那么星星之间的天空就会非常暗。在地球的大气层之上,外太空甚至进一步昏暗,褪色到惰性的沥青黑色。而且甚至在那里,空间不是绝对黑色的。宇宙从无数遥远的恒星和星系中散发出微光。

对这种微弱的背景光的新测量结果显示,这些看不见的星系并不像一些理论研究认为的那么多,它们的数量只有几千亿,而不是先前报道的两万亿。

“知道这个数字很重要——到底有多少个星系?”马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的Marc Postman说,他是这项研究的主要作者之一。“我们根本看不到来自两万亿星系的光。”

早些时候估计是从美国宇航局的太空观测中推断出来的哈勃太空望远镜。它依靠数学模型来估计有多少星系太小,太暗淡,哈勃无法看到。该团队得出的结论是,宇宙中90%的星系超出了哈勃用可见光探测的能力。根据美国国家航空航天局(NASA)“遥远的新地平线”(distant new Horizons)任务的测量结果,这项新发现表明,这个数字要小得多。

美国国家科学基金会NOIRLab的托德·劳尔(Tod Lauer)是这项研究的主要作者之一,他说:“把哈勃所能看到的所有星系都加一倍,这就是我们所看到的,但仅此而已。”

这些结果将在1月13日星期三的美国天文学会会议上公布,该会议对注册参与者开放。

球队寻求衡量的宇宙光学背景是更众所周知的宇宙微波背景 - 大爆炸本身的弱余盈,在恒星存在之前。

“虽然宇宙微波背景告诉我们大爆炸后的第一个450,000年,但宇宙光学背景告诉我们一些从那时起曾经形成过的所有明星的总和,”邮递员解释说。“它对已经创建的星系总数进行了约束,以及他们可能及时的地方。”

尽管哈勃望远镜功能强大,但该团队无法利用它进行这些观测。虽然位于太空中,但哈勃绕地球运行,仍然受到光污染的困扰。太阳系内部充满了来自解体的小行星和彗星的微小尘埃颗粒。阳光反射在这些粒子上,产生一种叫做黄道光的辉光,即使是地面上的天文观测者也能观察到。

为了逃离黄道光,该团队不得不使用一个从内太阳系逃逸出来的天文台。幸运的是,新视野号宇宙飞船已经提供了冥王星和柯伊伯带天体Arrokoth的最近图像,足够远来进行这些测量。在它的距离(当这些观测数据被拍摄时,距离超过40亿英里),新视野号所经历的周围天空比哈勃所能到达的最黑暗的天空暗10倍。

“这类测量非常困难。很多人已经尝试了很长时间。”劳尔说道。“新视野号为我们提供了一个制高点来测量宇宙光学背景,这是任何人都无法做到的。”

研究小组分析了“新视野号”档案中的现有图像。为了梳理出微弱的背景光,他们必须修正一些其他的因素。例如,他们减去了预期存在的星系发出的光,而这些星系太过微弱,无法识别。最具挑战性的修正是移光银河系被星际尘埃反射进相机的恒星。

剩下的信号虽然非常微弱,但仍然可以测量。邮差把这比作生活在远离城市灯光的偏远地区,晚上躺在卧室里,拉开窗帘。如果沿着这条路走一英里的邻居打开冰箱寻找夜宵,而冰箱发出的光反射在卧室的墙壁上,它就会像“新视野号”探测到的背景一样明亮。

那么,这些剩余光的来源是什么呢?在相对较近的宇宙中,可能存在着大量的矮星系,它们的存在是无法探测到的。或者星系周围恒星的漫射晕可能比预期的更亮。可能有一群流浪的星际恒星散布在整个宇宙中。也许最有趣的是,可能有许多比理论所认为的更暗淡、更遥远的星系。这将意味着,迄今为止测量到的星系大小的平稳分布急剧上升,恰好超过了我们所能看到的最微弱的星系——就像海滩上的鹅卵石比岩石多得多。

NASA即将推出詹姆斯·韦伯太空望远镜也许能帮助解开谜团。如果微弱,单个星系是原因,那么韦伯超深场观测应该能够探测到它们。

这项研究被天体物理学杂志接受发表。

2的评论关于“新视野号”宇宙飞船的数据显示宇宙中的星系比之前认为的要少得多

  1. 关于太空的一切都只是一些有根据的猜测。每隔一天就会有一篇关于星系或系外行星的文章,以及它们的数量和组成成分的文章,接下来的一两天,一切都变了。事实上,我们没有任何东西超出我们的视觉望远镜所能看到的范围。除此之外的都是猜测。您可以处理您想要处理的所有数据,也就是说您处理的数据接近正确。仅由美国海军发布的tic tac视频就足以告诉我们,存在着我们甚至还没有意识到的物理现象。

  2. 埃里克·m·琼斯|2021年1月14日上午10:14|回复

    271,828,182,845,这是我的号码,我就这么定了。

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