宇宙到底有多大？150万公里外的韦伯望远镜，传回到照片让人绝望

wl09222017

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现代科学认为，我们的宇宙诞生于138亿年前，在138亿年前，有一颗奇点发生了爆炸，奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点，这个点爆炸以后，我们的宇宙开始快速的膨胀，经过138亿年的时间，我们的宇宙才变成我们现在所看到的这样，宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后形成的，地球就是宇宙中的一颗行星，不过地球这颗行星和其它行星最大的区别在于，地球诞生了生命，生命的出现给地球增添了很多色彩，尤其是人类出现以后，解开了地球上很多的奥秘，从人类诞生以后，人类就开始研究世界的奥秘，目前人类已经能够走出地球探索宇宙，这说明人类科技发展的速度非常快。在1957年10月4日，苏联把世界上第一颗人造地球卫星送入太空。

这个举动实现了人类千百年来探索浩瀚宇宙的美好愿望，也为人类进入太空创造了可能，自第一颗人造卫星发射成功之后，人类利用人造天体研究和开发宇宙的时代开始了，在短短半个多世纪里，从人造卫星的应用到星际探索，从月球探索到火星探索，人类对太空的探索已经取得了飞速的发展，到现在为止，人类已经成功研制了载人飞船，空间站，航天飞机等载人航天器，将500多人送入太空，有12人登陆月球，在1959年到1976年，前苏联曾60多次向月球发射探测器，创造了多项世界第一。包括第一次拍摄到月球背面，以及三次采集月球岩石返回地球，在1961年4月12日，宇航员尤里.加加林不仅成为进入太空第一人，而且还是乘坐东方1号绕地球飞行的第一人，美国1961年5月5日用自由7号将艾伦.谢波德送入太空。

这次短短15分钟的亚轨道飞行并没有达到苏联的成就，当将美国送入了太空竞赛的轨道。之后美国在1968年到69年共发射了四艘阿波罗载人飞船，完成了很多环绕地球和月球的任务。在1969年的时候阿波罗11号成功将阿姆斯特朗和奥尔德林送往月球，其中阿姆斯特朗在这次登月活动中说出了著名的语句：这是我个人的一小步，但是人类的一大步。在这次登月成功后，美国又发射了一连串载人登月任务，在登月过程中，宇航员在月球表面放置了科学仪器，对月球进行了深入研究，并且还带回了381.7千克月球土壤，这些月球土壤保存在实验室中，一部分用于科学研究，一部分赠送给其他国家，目前人类对月球的了解已经越来越多，现在科学家已经把目光放在了太阳系之外。

为了探索太阳系之外的奥秘，科学家们也做了很多努力，在1977年9月5日，旅行者1号探测器顺利发射升空，开启了人类历史上最为壮丽的太空探索之旅，目前它已经成为飞的最远的探测器，距离地球242亿公里，相当于地球和太阳平均距离的162倍，在它的探索过程中，旅行者1号巧妙的利用木星、土星、等巨行星的引力助推，以获得足够的速度摆脱太阳引力束缚，从那以后，他就一直朝太阳系边缘飞去，成为人类的使者，不过科学家通过计算得出，按照旅行者1号探测器的飞行速度，想要飞出太阳系至少还需要上万年的时间，这对于人类来说实在是太漫长了，人类想要探索宇宙的奥秘，必须用其他办法，现在人类发射了最先进的太空望远镜——韦伯望远镜。

詹姆斯.韦伯空间望远镜是美国航天局、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发的红外线观测太空望远镜，它是哈勃空间望远镜的继任者，于2021年发射升空，该望远镜口径6.5米，面积为哈勃太空望远镜的5倍以上，耗资大约是100亿美元，是目前世界上最先进的天文望远镜，它还能够在近红外波段工作、能够在接近绝对零度的环境中运行，在2018年的时候，运行了9年多的开普勒太空望远镜因为燃料耗尽而退役，2020年，号称“世界最大红外望远镜”的斯皮策太空望远镜也退役了，韦伯太空望远镜是目前最先进的红外望远镜，其主镜直径达到了6.5米，是哈勃太空望远镜直径的2.7倍，是斯皮策太空望远镜直径的7.6倍，由18个镀金膜的六边形反射镜拼接而成的，和传统的太空望远镜设计风格不同。

其光学设计是一个三反射镜消像散，利用弯曲的二级和三级镜以递送图像光学像差，为了调整光学系统，韦伯望远镜还配备了126个小型电机，是世界上配备电机最多的望远镜，在理论上哈勃望远镜能够观测到134亿光年以外的空间，而韦伯望远镜能够看到360亿光年外的空间，韦伯望远镜距离地球有150万公里，在拉格朗日L2点，这个地点比月球还远3倍多，为什么要把韦伯望远镜放在这个位置上？通过科学家研究得出，韦伯望远镜所处的位置不会受到热辐射的干扰，能够更好地观察深空景象，除了避免地球和月球热辐射的干扰之外，还因为这个位置处于太阳和地球的力学稳定区域，不需要大量的推进剂也能够漂浮。

韦伯望远镜的发射成功体现了人类科技水平的提升，韦伯望远镜所在的拉格朗日L2点，不被太阳照射的时候，温度基本接近绝对零度，也就是零下273摄氏度。望远镜的镜片厚度如果稍不均匀，在热胀冷缩时就有碎裂的危险。这就对镜面的加工误差提出了严苛的要求，韦伯望远镜的镜面平整度达到了10纳米的误差之内，这个误差精度是一张A4纸厚度的万分之一，在加工工艺上是一项极限挑战。韦伯望远镜携带的遮阳材料有五层结构，每一层只有几十微米厚，5层加起来也就是一根头发丝那么宽。遮阳罩在发射的时候，必须折叠起来塞进火箭的小空间里，等发射完成、望远镜就位后，再展开成300平方米的巨大遮阳层。可以说，韦伯望远镜搭载的，是人类有史以来最先进的遮阳罩。

通过韦伯望远镜传回的照片，科学家观测到了不一样的景象，韦伯望远镜给人类传回了第一批全彩宇宙图像以及光谱数据，在首批公布的五张照片中，所蕴含的信息能够让整个科学界震惊，在短短五张照片内，韦伯望远镜清晰的为人类展示了46亿年前的星系团，这个时候太阳刚刚诞生，除此之外，韦伯望远镜还观测到了距离我们51亿光年外的宇宙，从照片中我们能够看到，宇宙中的星系就和地球上的沙子一样多，密密麻麻的。每一个小亮点都代表了一个星系，在2022年10月19日，韦伯望远镜研究团队公布了创生之柱，创生之柱首次被人们注意到是1995年，创生之柱位于弥散星云--鹰状星云之内。这片星云的覆盖范围大约是70乘以55光年，距离我们6500光年。

韦伯望远镜拍摄到的创生之柱，不同让我们看到了如同巨柱的星云，还让我们第一次看到了保护恒星诞生的茧，蒸发气体球的存在，恒星诞生于星云，诞生时它会产生强烈的辐射，这样的辐射会吹散星云（哈勃拍摄的支柱的顶端我们可以清晰的看到辐射对星云的侵蚀）。但仔细的观察，我们会发现，在这强烈的辐射中有一些如同手指的小节支，它们依然屹立于辐射之中。韦伯望远镜是红外波段的望远镜，具有强大的穿透力，在韦伯望远镜拍摄的照片中，我们能够看到很多厚厚的结块，这些都是分子云密集的区域，而且我们还能够看到一些红色的波纹，这些事恒星形成时发出的喷流和周围分子云相互作用的现象，恒星诞生之处，两极会发出喷流，射流刺破分子云会形成一种叫做赫比格哈罗的天体，它们会与周围分子云发生相互作用从而点亮分子云，形成美丽的发射星云。

不过我们现在看到的创生之柱其实是它6500万年前的样子，这是因为光的传播速度是有限的，根据科学家的研究我们能够知道，光速大约是每秒30万公里，根据爱因斯坦的理论得出，光速是恒定不变的，当你静止的时候，光速是每秒30万公里，当你以光速前行的时候，光速依然保持不变，不管星系距离地球有多远，只要光从星体发出，它就应该不受星体原理地球的速度影响，以每秒30万公里的速度恒星飞向地球，只要时间足够长，我们总是能够观测到的，创生之柱距离地球有6500万光年，所以光需要飞行6500万年才能够到达地球，这使得我们看到的景象都是之前的。

在2023年3月15日，韦伯望远镜研究团队公布了一张照片，这是距离我们大约15000光年，位于射手座，一颗即将死亡的恒星，所以现在我们看到的是恒星末年的垂死时刻，他现在正在疯狂的喷射物质，形成所谓的沃尔夫拉叶星，沃尔夫拉叶星的温度，普遍是高达20000至20万摄氏度，喷射物质的速度，更是在每秒300至2000公里。像韦伯这次拍摄的这颗沃尔夫拉叶星-WR124，它的质量大约是太阳的30倍，而喷射的这些物质，也已经有10个太阳质量，这些物质正在以每小时约150000公里的速度，向外扩张，如今这些物质已经膨胀到直径约6光年左右的宽度，可谓非常庞大。喷射物质的现象表明，这类恒星内核的氢，已经燃烧殆尽，它们正在进行更重元素的核聚变，所以这类恒星已经脱离了主序星阶段，也就是，它们是已经进入末年的恒星。

根据科学家的研究发现，在银河系当中，差不多有500多颗沃尔夫拉叶星，如果我们长期观察它们，能够看到恒星死亡时的景象，通过韦伯望远镜的观察，我们能够了解宇宙中的很多奥秘，目前人类能够观察到的宇宙至今达到了930亿光年，而这并不是宇宙的全部范围，宇宙可能比我们想象的还要广阔，我们的地球在浩瀚的宇宙中，连一粒沙子都算不上，曾经在1990年2月14日，在著名的天文学家卡尔.萨根的游说下，NASA决定让旅行者1号调转相机，回望一眼自己的家园，在距离地球64亿公里的地方，拍摄了太阳系第一张全家福，这张全家福是由60帧拼接而成的，拍摄视角偏离黄道面32度，太阳位于一圈图像中心位置，用相机最暗的滤片（甲烷吸收带） 和最短的曝光时间（千分之五秒）拍摄而成。

在八大行星中，水星和火星未能成像，木星和土星成像比较清晰，甚至能看到土星环。天王星和海王星则比实际上大很多，是“旅行者一号”在拍摄过程中移动造成的偏差。地球和金星仅仅是微弱的光点。科学家通过计算得出，地球在这张照片上的像素只有0.12像素，可能很多学摄影的朋友应该知道0.12像素有多大，相当于用圆珠笔在白纸上轻轻地点了一下，而这个小点就是我们的地球，曾经人类天真的认为，地球是唯一的世界，月球和太阳都在围绕地球转动，现在看来，是我们太无知了，在浩瀚的宇宙中，地球什么都不是，对于人类来说地球非常重要， 但是对于宇宙来说，地球可有可无，曾经著名的科学家卡尔.萨根看到这张照片之后不由得感叹道：

再看看那个光点吧。那是此地，那是家园，那是我们。你所爱的每一个人，你所知的每一个人，你所闻的每一个人，曾经存在的每一个人，都在它上面度过一生。我们的悲喜相加，千百个自以为是的宗教、意识形态和经济学说，每一个猎人与强盗，每一个英雄与懦夫，每一个文明的缔造者与毁灭者，每一个国王与农夫，每一对青春爱侣，每一对母亲父亲，憧憬的孩童，发明家与探险家，每一个德行崇高的教师，每一个贪污腐败的政客，每一个“超级明星”，每一个“最高领袖”、人类历史上的每一个圣人与罪人，都住在这里——一粒悬浮在阳光中的微尘。对于人类来说，地球非常大，它承载了人类的一切，但是对于宇宙来说，地球和其它行星没有区别。

地球属于太阳系中，而太阳系属于银河系当中，目前银河系的直径达到了20万光年，地球每时每刻都在围绕太阳转动，而太阳系正在围绕银河系中心转动，速度更是高达600km/s，预计37.5亿年后，飞奔的银河系就会和此刻还位于254万光年外的仙女座星系撞上。当两者融合为一个新的星系“银河仙女系”后，该星系就又会继承原来银河系的运动路径，继续以每秒数百公里的高速向宇宙深处飞奔。从宇宙星系运动分布上来看，包括银河系在内的所有天体系统，都隶属于质量更大引力更强的上级天体系统，比如银河系与仙女座星系以及三角星系，跟周围数十个小星系构成了本星系群，直径达到了1000万光年。

而本星系群又和猎犬座星系团、波江座星系团等组成了本超星系团，由于本超星系团的中心大约在室女座星系团的位置，所以本超星系团在朝着室女座星系团的核心区域运动，直径达到了1.1亿光年。室女座超星系团从外形上看，其实像一根根羽毛上的分叉，如果我们把观测尺度进一步拉大，就会发现长达1.1亿光年的室女座超星系团，也不过是一个庞然大物所延伸出来的一条“臂”，而这条星系巨臂的主体，就是覆盖范围达到了5.2亿光年，质量相当于10万个银河系的拉尼亚凯亚超星系团。不过拉尼亚凯超星系团也不是宇宙中最大的结构，宇宙比我们想象的还要广阔，宇宙到底有多大？现在科学家也在积极的研究当中，最主要的问题是，我们的宇宙竟然还在快速的膨胀当中。

在1929年的时候，美国物理学家爱德温.哈勃提出了宇宙膨胀的理论，这个理论内容可以简单的概括为：由于宇宙的膨胀，那些遥远星系都会具有一个远离我们的速度离开，这个速度被称为是退行速度，对于地球上的我们来说，那些遥远天体的退行速度和他们的地球距离成正比，如果分开来看的话，那么这两个理论并没有可怕之处，但是如果结合在一起来看的话，那么就非常可怕了，哈勃定律可用一个简单的公式“v = Hr”进行描述，其中“v”和“r”分别代表遥远天体的“退行速度”以及它们与地球的距离，H则是一个常数，这被称为“哈勃常数”，根据科学家的测量，它的值为67.80（±0.77）公里/秒/百万秒差距。

简单解释一下，所谓的“百万秒差距”其实是一种距离单位，1百万秒差距相当于大约326万光年，也就是说，根据哈勃定律，对于地球上的我们来讲，那些遥远天体与地球的距离每增加326万光年，它们的“退行速度”就会增加大约67.8公里/秒。这样我们就能够计算出，如果某一个天体距离地球大约144亿光年，那么它的退行速度就会达到光速，一旦超过了这个距离，那么它的退行速度就会超越光速，这里我们需要注意的是，宇宙膨胀的本质其实就是空间的扩张，当空间扩张的时候，它会带动其中的物体一起远离我们，而这种远离的速度就是退行速度，当我们观测宇宙中某个天体的时候，其实是接收到了它发出的光。

如果说退行速度达到或者超过了光速，那么我们就永远都无法看到他们，因为他们发出的光不可能抵达地球，所以从理论上来说，我们在宇宙中所能够看到的范围，也只能够是一个以我们为中心，半径144亿光年的空间，我们可以将这个空间称为是视界，如果说我们现在观测到一个距离我们138亿光年的天体，其实它只是138亿年前的样子，随着宇宙的膨胀，它的实际距离将会变得更远，根据哈勃定律科学家计算得出，这个距离大约是460亿光年，也就是目前人类所能够观测到的宇宙半径，如果按照这个方法来计算的话。视界半径大约是在144亿光年，可观测宇宙的半径就达到了460亿光年。

科学家通过计算得出，目前可观测宇宙中只有百分之3的宇宙空间处于视界之内，这就意味着，百分之97的宇宙已经和我们失去联系了，更加可怕的是我们的宇宙还在不断的膨胀当中，宇宙到底会膨胀到什么程度？目前科学家也在积极的研究当中，如果说宇宙一直膨胀下去，那么对于人类来说并不是一件好消息，到时候人类可能永远都无法飞出太阳系，有不少科学家认为，宇宙之所以会不断的膨胀，是因为宇宙大爆炸所产生的能量还没有完全消耗完，如果说宇宙大爆炸所产生的能量完全消耗完，那么我们的宇宙将会停止膨胀，而推动宇宙膨胀的能量可能就是暗能量。早在1933年，天体物理学家弗里茨.兹维基研究了后发座星系团中8个星系时的质量。

他估计星系团的质量采用了两种方式：第一种方法是对大量星系的运动速度进行了分析，因为速度与引力有关系，所以可以间接估计出星系团的质量，得到质量称为是力学质量，另一种方式是通过星系团内星系质量的亮度来估计质量，因为恒星质量越大就越亮，这样得到的质量称为是光度质量，最终科学家通过计算得出，力学质量比光度质量高了400倍，这说明这些力学质量中有很大部分是我们看不见的物质。在1936年的时候，科学家辛克莱尔、史密斯在研究处女座星系团中注意到了相同的情形，提出存在星系团内部大质量的星云间物质，而且就算是把气体、尘埃、等离子体、类恒星天体和行星计算在内，也只增加了百分之15的质量，还远远不够填补空缺。

所以当时科学家就猜测宇宙中一定还存在一种非常神秘的物质，而这种物质就是暗物质，暗物质不会和其它任何物质发生化学反应，所以我们看不见也摸不着它，但是它能够释放出强大的能量，这种能量就是暗能量，暗能量不仅仅能够推动宇宙的膨胀，还能够控制天体的运行，拿我们的银河系来说，在银河系的中心区域存在着一颗超大质量的黑洞，周围所有的天体都在围绕这颗黑洞运动，按理来说，越是靠近黑洞中心的物质，所以受到的引力就会越大，产生的离心力就会越小，越是靠近银河系边缘的物质，所产生的引力就越小，而离心力就会越大，如果按照这个理论来看的话。那么银河系边缘的天体应该被离心力甩出去才对，但是为什么，银河系边缘的天体并没有被离心力甩出去，而且稳定的围绕银河系转动？

有很多科学家猜测，这就是暗能量在背后控制着，宇宙中所有我们认为的真空区域，其实都是暗物质和暗能量，只不过我们捕捉不到它们，为了能够找到暗物质，科学家们也做了很多努力，现在很多国家都建立自己的实验基地，目的就是捕捉到暗物质，但是这么多年过去了，科学家并没有捕捉到暗物质，这说明暗物质比我们想象的还要神秘，除了暗物质和暗能量之外，在宇宙中还有反物质等等，宇宙中到底隐藏着多少秘密，目前科学家还不知道，科学家也在积极的研究当中，以目前人类的科技水平来看，人类是不可能解开宇宙所有的奥秘的，而且人类也不可能飞出太阳系，毕竟人类的飞行速度实在是太慢了。

不过人类是地球上最有智慧的生命，人类从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘，到现在为止，人类才经过短短几千年的时间，能够在短短几千年的时间内走出地球探索宇宙，这说明人类科技发展的速度是非常快的，小编认为，只要人类能够坚持不懈的努力下去，未来随着人类科技的进步，人类一定能够解开宇宙的奥秘，希望人类能够早日实现自己的梦想，对此，大家有什么想说的吗？