宇宙中有多少星系?科学家是如何计算出来的?
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发布时间：2022-04-24 19:20
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时间：2023-10-06 08:20
自从文明出现开始，人类就会抬头仰望星空，思考着一个共同的问题：那里究竟有什么？
那个时候，人类还不懂得什么叫天文学，于是就创造出各种各样的神话来解释我们头顶的天空、解释月亮、太阳、行星……
现在我们知道，夜空，也就是宇宙，拥有着无数和我们太阳系一样或者更加诡异的天体——-黑洞、中子星、红巨星……这些天体几乎没有单独存在的，而是各自受到一片引力场的束缚，集中在一起，那就是星系。
在大约100年前，人类还认为银河系就是宇宙。尽管有一些人已经意识到宇宙包含的不止有银河系，但他们“大胆的想法”还是被淹没在了主流的说法中。直到美国天文学家埃德温·哈勃通过造父变星发现仙女座大星系的距离远远超过银河系直径，不可能位于银河系中，才解决了这次纷争。至此人们相信，银河系只是宇宙中的一座“小岛”。在宇宙这片茫茫大海中，还有更多和我们一样的星系。
这些星系大的直径有200万光年，足以装下数千个银河系，内部包含大约100万亿颗恒星；而小的星系只有可怜的1000颗恒星，光度只有太阳的900倍，不足银河系的1/2000万。
根据它们的形状，哈勃将它们分类为漩涡星系、棒旋星系（比如银河系）、椭圆星系、透镜星系和不规则星系，这就是哈勃分类法，也是目前通用的星系分类法。目前的研究显示，这个分类方法也确实可以体现星系的演化进程。
那么，宇宙中到底有多少星系呢？
实际上，只有在最近这些年，我们才能大致判断一下宇宙中到底有多少星系。我们知道，可观测宇宙的直径大约是940亿光年。科学家推测，在这个范围内，大约有20000亿个星系。
这个数据，得益于哈勃太空望远镜、钱德拉X射线望远镜和欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜阵列等观测设备的强大观测能力。正是这些强大的观测设备，让我们推测宇宙星系总数变成了可能。
你可能以为20000亿这个数字是天文学家编的——没错，我们确实没有办法确切地知道宇宙中有多少星系，也还没找到更好的方法，但是目前的这个方法，至少还是有一些道理的。
首先，天文学家可以在夜空中找到一块非常小的区域（这个小只是相对于宇宙），然后借助这些强大的望远镜进行观测，找到这片区域内一共有多少星系。这并不是一项简单的任务，天文学家要利用各种波长的探测设备来观测，避免星际尘埃遮挡住后面的星系，并且还要想办法捕捉到所有本身就非常微暗的星系。
哈勃太空望远镜在1995年发布的哈勃深空场、2003年发布的哈勃超深场、2012发布的哈勃极端深场、2019年发布的哈勃遗产场，都帮助我们了解了宇宙有多浩渺、一小块肉眼看起来只有一根指头那么大的宇宙空间可以容纳多少星系。而这些图片的进化史，也是人类对宇宙认识的发展史。
哈勃极端深场拍摄了全天1/3200万的区域，其中展现了大约5500个星系。根据这个数据，天文学家推测，宇宙中大概有1000-2000亿个星系。
哈勃极端深场
可是，就在4年后，来自诺丁汉大学的一个研究小组重新分析了哈勃极端深场，又参考了其他天文台的观测数据，得出结论：（可观测到的）宇宙中90%以上的星系还没有被研究出来，这意味着宇宙中的星系总数可能比2012年时大10倍左右，也就是前面我们提到的大约20000亿个。在得出这个结论的时候，英国诺丁汉大学的天体物理学家Christopher Conselice也表示：“这很匪夷所思。”
除此之外，还有一些星系我们可能永远也看不见。由于某些古老的星系形成于大爆炸后很短的时间内，它们位于宇宙边缘。由于宇宙膨胀的作用，它们随空间远离我们的速度甚至超过了光速，因此我们永远也看不到这些星系。
不过，由于星系的退行速度和和它们与地球的距离成线性关系，所以在这些星系中，还是有一小部分有可能被我们观测到的。只不过它们的距离已经超过了现有天文设备的观测范围，只有下一代望远镜才能看到，那就是詹姆斯·韦伯太空望远镜。
天文学家形象地比喻说：“这就像是我们在和宇宙玩一场猫捉老鼠的游戏，我们拼命地研发更加先进的设备，而宇宙中的星系则争先恐后地想要摆脱我们的观测。”因此，人类开发新设备的速度有多快，也决定了我们能看到多远的宇宙。
至于那些退行速度已经超过光速的星系，按照现有的理论已经无法被我们看到。至于人类未来是否能够打破这层界限，看到它们身上隐藏着的宇宙最初的秘密，那就要看人类的科技能能发展到什么程度了。
