肉眼可见的最远天体
你曾在夜晚的星空下数过星星吗?夜空中有多少颗星星呢?不用望远镜的情形下,人们可以在地球的各个方向找到共9000多颗星星,不过,它们绝大部分就在太阳系的周围,银河系之内,像一圈通亮的灯泡,把地球的夜空笼罩。
我们肉眼能看到的银河系外天体是仙女座星系和三角座星系,它们待在天空的小角落里,如果不仔细不雅观察,你很随意马虎忽略它们的存在,但实际上,它们的个头可不小,直径分别为20万光年和6万光年。
仙女座星系和三角座星系已是人类肉眼可见的最远天体,却仍旧是我们的“邻居”,如果没有望远镜,我们的视野将止步于此。
人类不雅观测到的最远间隔
2016年,天文学家借助哈勃望远镜、斯皮策太空望远镜创造了一个星体,在照片上,它就像一粒灰尘,天文学家将其放大上万倍后才能勉强看出轮廓。这粒“灰尘”实在是个与地球相距320亿光年的不规则星系,被命名为GN-z11。
GN-z11是迄今为止人们创造的最迢遥的天体,也是最古老的星系之一,在宇宙出身仅4亿年之后就涌现了,距今已有134亿年的历史。GN-z11曾经非常生动,制造出了许多巨型恒星,它的总质量相称于10亿个太阳,大小约为银河系的4%。
人们不雅观测到的最远的星
伊卡洛斯星位于一个旋涡星系中,是人们不雅观测到的最远的单颗恒星。作为一颗蓝色超巨星,它的质量超过太阳的33倍,亮度达到太阳的几十万倍。
常日,人们是无法在这么远的间隔上找到单独一颗恒星的,但伊卡洛斯星却很幸运,在它的前朴直好有一个巨大的星系团。这个星系团就像天然的放大镜,会产生一种被称为“引力透镜”的效应,即光芒被强大的引力波折、聚拢,终极被天文望远镜检测到。
要问谁最远?比比谁最“红”
你或许会冒出一个疑问:这些天体都是照片上的一个小点,凭什么就能确定这几个星体便是最远的?
想象一下汽车按着喇叭呼啸而过的声音。当车辆朝你驶来时,鸣笛声的腔调会升高;当它逐渐跑远,鸣笛声便越来越低沉,这种征象叫做“多普勒效应”。宇宙中也会涌现这种效应,不过发生变革的不是声音,而是光芒。
当天体阔别我们时,它发出的光芒波长会被拉长,使光的颜色变红,即“红移”;当天体靠近我们时,光芒的波长会缩短,光的颜色变蓝,即“蓝移”。越远的天体阔别我们的速率越快,红移就越明显,不雅观察它的红移速率,我们就能算出对应间隔。
不雅观测到的星星已毁灭
虽然我们能不雅观测到如此迢遥的天体,但它可能早就毁灭了。假设你有个朋友住在非常偏远的地方,他每天通过邮局给你寄一张照片,邮递员要用一个月的韶光才能把照片送到你的手上。因此,你每次看到的照片都是他一个月之前拍的,照片到达你家时,大概他现在生病了,或是搬家了,但你并不知道。
迢遥的天体就像这个朋友,向地球寄出照片,而照片的载体——光,虽然是全宇宙行动最迅速的邮递员,但在广袤无垠的宇宙中,就连它也要花非常久的韶光才能到达地球。纵然是太阳,离地球最近的恒星,其光芒也须要8分钟才能到达地球。
另一方面,天体的寿命有限,光芒到达地球花费的韶光常常远超过其存在的韶光:伊卡洛斯星的寿命只有几千万年,但它的光用了93亿年才抵达地球。GN-z11星系“寄”来的是320亿年前的照片,当我们收到时,这个星系可能也已经不复存在了。
人类的视野极限
由于天体越远,光就须要越长的韶光才能抵达地球,因此,我们看到的星空实在是一本“相册”,上面记录了过去不同期间、不同间隔的天体图像。随着间隔的推远,星空“相册”会涌现越来越多的空缺,相册的末了一页写着:距地球465亿光年。这便是我们视野的尽头,无论我们拥有多么强大的不雅观测设备,超出这个间隔的宇宙永久都不可能被看到,由于宇宙正在不断膨胀。
在一只没有气的气球上画几个点,然后给气球吹气。你会看到,随着气球鼓起,点与点之间会变得越来越远。宇宙犹如这只气球,内部空间不断变大。宇宙边缘的“光之邮递员”就像气球上的一只蚂蚁,气球膨胀的速率比它爬行的速率还快,使它永久爬不到目的地。因此,宇宙边缘的光永久无法被地球吸收到。
不过,光是这465亿光年内的宇宙,就足够人类投入无限的精力去探索了;至于宇宙到底会不会永久膨胀下去,这还是个有待科学家们解开的谜题。
人类的“千里眼”
由于红移和被星际尘埃阻挡等缘故原由,迢遥天体发出的光即便远远强于太阳光,抵达地球时也会变得极其微弱;还有许多天体会发出人类肉眼不可见的紫外线、X射线、无线电波等等。为此,人们建造了多种天文望远镜,它们拥有不同的“视觉”,专门不雅观测不同类型的光源。
来源:大科技
编辑:Watson
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来源: 中科院物理所