宇宙有多少星系_宇宙有多少星系团

UFO爱好者

宇宙中到底有多少星系？从2千亿到2万亿，是科学家计算失误了吗？
科学，其美妙之处在于持续的探索与发现，发现新证据，改正旧判断，抛弃旧理论，有时候还会发现宇宙中不为人知的新面貌。
科学始终保持着自我怀疑的态度，致力于检验既有理论是否正确，专注于研究新兴观点能否更好解释观测结果与数据。
这是在说，我有时候提出一个已经得到科学验证的结论，你不能穿越时空，从几年后回来把新的正确答案扔在我脸上，说我错了。这不是我的错，只是科学一直在改变原有观点。

我现在才知道，大犬座VY不再是宇宙中已知的最大的恒星了。目前这一头衔应该属于盾牌座UY？即便如此，我还是确信在数年后再看，又会是另一个恒星。
我想说的是，科学在变化，数据也在更新，我们无需担心这些事情。变化是一件好事，所以现在我也丝毫不惊讶，对于可观测宇宙中的星系的预估数量需要更正。在之前，我们所知的星系数量大约是2000亿个。

图解：哈辛塔的研究对象是像这张哈勃望远镜拍摄的照片中展示的那些遥远的星系，她使用新的“叠加”技术来收集原本只能通过射电望远镜得到的信息。资料来源:NASA、STScI and ESA。
而之前发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文将星系数的预估数量从2000亿修正到20000亿，即扩大了10倍。2000亿我都要绞尽脑汁，思考这是怎样的数量级。但20000亿，对我来说真的太难理-解了。
这一修正有推翻之前对恒星数量的预估吗？事实上是没有。
可观测的宇宙大约是一个以138亿光年为直径的区域。我们能看到的最边缘是138亿年前那个区域留下的光。而宇宙的膨胀将这些区域带到460亿光年之外。
你能够理解吗?当前你看到的光有138亿光年的历史，但现在它的来源离我们460亿光年远。因为宇宙的膨胀使所有要到达地球的光子发出的光都被拉长了。
过去这些光可能是可见光或紫外线辐射，现在已经转变成红外线，甚至是在可观测宇宙边缘的微波。

天文学家知道可观测宇宙的体积，也能够计算出宇宙的密度，这样他们就知道整个宇宙的质量大约是3.4×10^54千克，这其中包括了普通物质和暗物质。同时他们还知道普通物质和暗物质的比例，这样他们就能计算出宇宙中普通物质的总质量。
过去，天文学家用普通物质的总质量除以他们在哈勃望远镜原始数据中所能看到的星系数量，并确定宇宙中大约有2000亿个星系。
而现在，天文学家使用一项新颖的技术来预估星系数量。他们使用哈勃太空望远镜观察天空中看似空无一物的部分，并确定了其中所有的星系。这就是哈勃超深场，下图是这里拍下的最令人惊奇的照片之一。

图解：哈勃超深场可见紫外线、可见光和红外光。图片来源: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI)
天文学家们煞费苦心地将这张星系图像转换成能够展示星系大小和位置的三维地图。然后他们又利用自己对离地球更近的星系结构的了解，提出了一个更准确的估计----这个在我们的观测极限内，这些星系是什么样子的。
比如说，银河系周围环绕着大约50个卫星矮星系，每个星系都只有银河系的一小部分那么大。
通过识别哪些是较大的主星系，天文学家们可以得到哈勃图像中无法看到的小且昏暗的矮星系的分布情况。

换句话说，如果遥远的宇宙和邻近的宇宙有着相似的结构，而这是现代天文学的原则之一，那么遥远的星系和邻近的星系也有着相同的结构。
这并不能说明宇宙比我们想象的要大，也不代表有更多的恒星，这只是证明宇宙包含更多的星系，只是这部分星系中的恒星较少。有大的主星系，然后是越来越小的星系，直到矮星系，这是一个平滑的分布曲线。恒星的总数并无变化。

图解：天炉座矮星系，它是银河系伴随卫星星系之一。图片来源: ESO
我们能看到的星系只是冰山一角。我们每看到一个星系，它周围都有9个更小更暗的星系无法看到。
当然，我们还需要一些时间才能看到这些更暗的星系。2018年10月，美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空时，携带了一个收集面面积为25平方米的反射镜，对比哈勃望远镜的4.5平方米要大得多。
此外，詹姆斯·韦伯是一架红外望远镜，是专门用来观察更冷的物体和数十亿光年之外的星系的工具。它能看到哈勃无法看清的昏暗星系。

那么，为什么我们不能用自己的眼睛看到四面八方的星系呢?实际上这是一个由威廉·奥尔伯斯在1700年提出的古老难题，又叫奥尔伯悖论。我们曾经写了一整篇文章来描述这个问题，其主要观点是，无论你朝任何方向看，你最终都只能看到一颗恒星。它可能很近，像太阳一样，也可能很远，但不管怎样，它应该是所有方向的恒星。这意味着整个夜空应该像恒星的表面一样明亮。事实显然不是这样，但为什么呢?
事实上，就算有2万亿星系，你还是可以援引这个悖论，说在每个方向上，你都应该看到一个星系，但那不是你能够看到的。

图解：这是斯隆数字巡天项目中的部分星系分布图，距离跨度为70亿光年。我们今天所观察到的星系集群的数量标志着引力在宇宙时间内产生的作用，这使得我们可以在这些尺度上检验广义相对论是否成立。 (M. Blanton, SDSS)
除了你所在的星系之外，你无论往哪个方向看，都能看到星系。只是这些星系从可见光谱红移到红外光谱，所以你的眼球无法感知它们。但它们的确存在。
如果我们能看到微波，那么天空确实是一片光亮。这是因为宇宙微波背景辐射在所有的星系背后闪耀。
事实证明，宇宙中星系的数量是之前估计的10倍——2万亿星系。但是恒星的数量以及宇宙的质量保持不变。
在科学家们得到詹姆斯?韦伯望远镜的观测结果后，这些数字将再次微调，变得更加精确。1.5万亿?3.4万亿?准备好看更准确的数量吧。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Maurice- universetoday
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宇宙从何而来？这个问题理论上已经不再是谜，因为可以用宇宙大爆炸理论来解释，宇宙开始有一个起点，经过不断的膨胀和演变，逐渐形成了现在的规模，科学家认为它的直径已经达到了920亿光年，其中包括大约两万亿个星系，每个星系有大约一千亿颗太阳这样的恒星，而每个恒星几乎都有行星、彗星，卫星、小行星等，这样的规模真的是让人叹为观止。
宇宙大爆炸理论首先是由天文观测所启示的，20世纪30年代，美国天文学家哈勃发现了宇宙中恒星的红移现象，于是认为宇宙可能在膨胀中，后来就出现了宇宙大爆炸理论。这一理论已被大量天文观测证据证实，并且也已经形成一个被广泛接受的系统性理论，但是关于宇宙大爆炸奇点的形成的问题却至今没有解决。

那么既然宇宙在膨胀，它最初就应该有一个出发点，这个出发点就是宇宙的起点，天文学家称之为“奇点”，这个奇点的来由，仍然让全球科学家们苦思不得其解，至今没有具有充分说服力的理论和证据能证明它来自哪里，当然假说也是不少的，下面就简单一介绍一下科学家们对宇宙大爆炸起点的来源的看法。

有不少科学家认为奇点的出现类似于宇宙中的量子涨跌现象，就是宇宙中某些量子是可以凭空出现和凭空消失的，可能大部分人都对此不了解，因为我们无法理解无中生有和凭空消失，但是因为某些物理原因，比如能和物质的转换，以及时间和空间的变化，甚至是目前还不为人知的一些原因，真空中有些量子就能突然的出现，又突然就消失，因为宇宙中没有常量，只有变量，任何的事物都在不断的变化中，如位置的变化，大小的变化，高低的变化，多少的变化等等，但其实还有一个变化，就是有无的变化，在量子的微观世界，就存在这种突然出现又突然消失的有无变化。

量子是一种物质，我们的宇宙当然也是一个物质的世界，那么既然量子有涨跌现象，宇宙开始时的奇点可能也存在这种情况，也就是说它是凭空突然出现的，所谓真空的定义应当是没有空间，没有时间，没有能量，没有物质，基本就是一切都没有，然而根据海森堡不确定原理，这种“无”却照样可以产生“有”，量子就是能够凭空出现，从真空中诞生，它可以无视能量守恒定律，进行从无到有的神奇转换。

也许，从无到有和从有到无也是宇宙的定律，就好像道家学说中的阴阳转换一样，阴阳互生和交融，再比如我们所看到的一切本来都不存在，然而它们还是都出现了，比如我们每一个人，本来是不存在于这个世界上的，然而我们就是能够被创造出来，也许你会说这是人类的生殖繁衍，每个人都是由精子和卵子的结合形成受精卵孕育成长形成的，这没有错，宇宙的形成当然也有它的机理，但是它就是可以无中生有，就是因为类似于量子涨跌现象的情况，奇点也从无到有地出现，而且也有越来越多的科学家相信这个理论。如美国科学家劳伦斯.m.克劳斯就创作了一本书，名叫《无中生有的宇宙》。
还有人根据这种理论进行了进一步的发挥，得出了宇宙暴涨理论，认为奇点出现之后质量和能量也迅速变大，进而发生了宇宙大爆炸，而所谓的宇宙大爆炸，其实就是宇宙初时奇点的膨胀和演化罢了，但是这一切渐渐的形成了现在的宇宙。

如上的说法被较多的科学家认同，不过也有科学家认为如今的宇宙或者来自于这次宇宙形成之前的一个超级巨大黑洞的奇点爆炸形成的，因为根据现有的天文学理论，只有黑洞的强大压力能够造就奇点，所以这种假说认为宇宙开始的奇点就是原先超级巨大黑洞的奇点，这种说法认为宇宙是有轮回性质的，那么最初的宇宙哪来的呢？还是难以找到答案，所以可能还要重新回归的量子涨跌现象上研究宇宙。