首頁 » 930億光年的宇宙,其中有多少星系?最大的星系有多大?

930億光年的宇宙,其中有多少星系?最大的星系有多大?
2021/11/23
2021/11/23

根據現在的天文理論,宇宙大約誕生于138億年前,誕生之後一直就都在膨脹,現在能夠被人類觀測到的部分被叫作可觀測宇宙,它的直徑大約為930億光年。至于現在不能被人類觀測的宇宙,其直徑至少23萬億光年。

宇宙誕生之後,形成了大量的基本粒子,這些基本粒子就構成了已知宇宙中除暗物質、暗能量外的萬物。由于氫元素僅包含一個質子和一個電子,所以它是宇宙中最普遍的元素。氫元素在引力的作用下形成了宇宙中最基本的組成單元——恒星。

這些恒星聚而成團,就成形成了大大小小的星系。銀河系就是一個包含上千億顆恒星的星系,它的直徑在10萬光年以上。

宇宙中究竟有多少星系呢?

這雖然很難有準確的答案,但科學家依然有辦法給出一個大概的資料。

宇宙究竟有多大,我們雖然不知道,但能夠被人類觀測到的那部分宇宙的體積是確定的,而宇宙中物質的密度也是可以測得的。根據威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)于2015年測得的資料,宇宙中的質能密度約為9.9×10^-27千克/立方米,極其空曠。如此一來,科學家就能知道可觀測宇宙中物質的總質量。

經過科學家的估算,整個可觀測宇宙的物質總量大約為3.4×10^54千克,這其中包括了普通物質及暗物質、暗能量。其中暗物質和暗能量占了宇宙中物質總量的95%,餘下的5%才是普通物質。現在宇宙中能夠被人類直接觀察到的星系就是由普通物質形成的恒星構成的。

星系有大有小,取其質量的平均值,這樣就能估算出可觀測宇宙中大概有多少星系。

經過計算,天文學家已經確定宇宙中至少有2萬億個星系。

此外,天文觀測表明,宇宙中星系分佈得比較均勻,如果我們用望遠鏡對準天空中某一區域拍個照,然後數一數照片中有多少個星系,再根據所拍攝區域占整個天空的比例,也能得知宇宙中大約有多少星系。

在2003年到2004年期間,哈勃望遠鏡用100多天的時間對準天空中一小塊區域進行拍照,合成了一張大約包含1萬個星系的天空照片——哈勃超深場(HUDF)。其中距離地球最遠的星系約有130億光年。而這一小片區域僅占全天空的1270萬分之一的面積。

哈勃望遠鏡在2012年的時候還拍攝了「哈勃極超深場(XDF)」,哈勃極超深場拍攝了約占全天3200萬分之一的區域,其中大約有5500個星系,其中部分星系距離地球有133.5億光年。

據此科學家推測,可觀測宇宙中的星系數量大約在1,000億到2,000億左右。受限于觀測能力,這一資料明顯低估了宇宙中的星系數量,僅為計算結果的1/10。

這麼多星系,最大的星系究竟有多大呢?

天文觀測表明,現在人類發現的最大星系是位于阿貝爾2029星系團中的一個名為IC 1101 的星系。

該星系距離地球大約10.5億光年,其直徑長達400萬光年,是銀河系的20倍。由于體積巨大,該星系內部最少包含100萬億顆恒星,恒星數量是銀河系的數百倍。

科學家猜測,IC 1101之所以如此巨大,可能是由多個星系碰撞合併形成,不然不可能這麼大。其實銀河系在幾十億年後也會和仙女座星系合併,到時候新形成的星系內部的恒星數量將達到1萬多億顆,不過這仍不足以與IC 1101匹敵。

已知最小的星系

除了質量最大的星系,天文學家還在宇宙中發現了已知質量最小的星系——賽格瑞2。

賽格瑞2(Segue2)星系是史隆數位巡天專案在2009年發現的,它是位于銀河系附近的一個衛星星系(或者叫做矮星系)。大麥哲倫星系(或星雲)和小麥哲倫星系也是銀河系附近的矮星系。

賽格瑞2距離地球約為11萬光年,直徑僅為220光年,內部的恒星數量大約有1000顆左右。該星系的質量僅是太陽質量的55萬倍,宇宙中有些大型星系中心的黑洞的質量都比它大很多。

實際上可能還有比這更小的星系,那些星系發出的光太暗淡了,以至于人類還沒有辦法發現。

總之,宇宙中的星系非常得多。如果要討論宇宙中有多少恒星,那數量恐怕比地球上的沙子還多。

用戶評論