哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片又讓科學(xué)家有了新的發(fā)現(xiàn)！這次哈勃望遠(yuǎn)鏡似乎發(fā)現(xiàn)了宇宙的邊界？其實(shí)宇宙的邊界并沒(méi)有那么容易被探索到，科學(xué)家們從哈勃望遠(yuǎn)鏡中發(fā)現(xiàn)的是一個(gè)來(lái)自134億光年外的星系——GN-z11星系。
在這個(gè)星系里有什么？宇宙的邊界到底在哪里？哈勃望遠(yuǎn)鏡還發(fā)現(xiàn)了什么？今天我們就來(lái)了解一下科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的這個(gè)星系，并從宇宙膨脹的角度解答這是不是宇宙的邊界，并總結(jié)出哈勃望遠(yuǎn)鏡的幾大重要發(fā)現(xiàn)。
GN-z11星系
根據(jù)宇宙大爆炸原理，科學(xué)家們計(jì)算出宇宙大約形成于138億年前，而科學(xué)家在2016年用哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的GN-z11星系竟然距離地球134億光年，也就是說(shuō)，這個(gè)星系形成于宇宙大爆炸的4億年之后?？梢哉f(shuō)，這個(gè)星系是目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最古老的星系，因此GN-z11星系也被稱為嬰兒星系。
而目前科學(xué)家們用哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝到的畫(huà)面也僅是它在134億年前的樣子，所以觀測(cè)到的GN-z11星系要比銀河系還小二十五倍，其質(zhì)量只有銀河系質(zhì)量的1%，也就是太陽(yáng)質(zhì)量的十億倍。
不過(guò)這個(gè)星系的成長(zhǎng)十分快，其恒星形成的速率會(huì)達(dá)到我們星系的20倍，這也是為什么它發(fā)出的亮度能夠被哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的原因。
所以這個(gè)星系或許還在成長(zhǎng)中，不過(guò)我們并不知道它現(xiàn)在到底會(huì)形成什么樣子，畢竟已經(jīng)過(guò)去134億光年。不過(guò)這個(gè)星系還有一個(gè)特別之處，讓科學(xué)家們十分驚訝。一般來(lái)說(shuō)，一些比較年輕的星系都會(huì)顯得十分混亂，在其中會(huì)出現(xiàn)高速率的恒星形成、漩渦狀的氣體和塵埃，和現(xiàn)在的星系相比并不成熟。
雖然目前科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了一些較為成熟的年輕星系，這些星系的結(jié)構(gòu)就像我們現(xiàn)在的星系一樣，相當(dāng)于它們?cè)谠镜挠變簳r(shí)期突然成年了一樣。這些星系中會(huì)存在一些塵埃、螺旋形盤(pán)形狀和重元素含量。
不過(guò)科學(xué)家們卻在GN-z11比他們想象中的還要成熟很多。因?yàn)樵谶@個(gè)星系中，塵埃和重元素含量異常多。它的塵埃含量達(dá)到20%，由于這個(gè)星系形成的時(shí)間太早，在這個(gè)時(shí)期幾乎很難形成恒星。
但是這些塵埃和重元素卻被科學(xué)家們認(rèn)為是恒星即將死亡時(shí)才會(huì)形成的物質(zhì)，因此這一發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家對(duì)星系的形成又有了新的認(rèn)識(shí)，并有了新的研究方向。
GN-z11星系是宇宙的邊緣嗎？
前面也提到了這個(gè)星系形成于宇宙大爆炸的四億年之后，也就是說(shuō)，在宇宙形成的早期它就已經(jīng)出現(xiàn)了，那么宇宙是否到這就已經(jīng)終止了呢？其實(shí)科學(xué)家并不能給出準(zhǔn)確的答案，但是根據(jù)宇宙紅移的現(xiàn)象，我們知道自宇宙誕生那天起，就一直在以超光速的速度膨脹。
而其中的星系也在不斷地膨脹和生長(zhǎng)，很多科學(xué)家們觀測(cè)到的星體可能都只有一面之緣。
不過(guò)根據(jù)科學(xué)家對(duì)這個(gè)星系進(jìn)行實(shí)測(cè)距離后發(fā)現(xiàn)，這個(gè)星系現(xiàn)在離我們有320億光年，宇宙的膨脹速度使其與我們的距離幾乎翻了一倍。而且根據(jù)科學(xué)家計(jì)算，目前我們可觀測(cè)宇宙的直徑達(dá)到930億光年，也就是說(shuō)，即便是在我們目前可以觀測(cè)到的宇宙范圍內(nèi)，這個(gè)星系也并不位于邊緣地帶，因此不能說(shuō)宇宙到這里就終止了。
那么宇宙的邊緣究竟在哪里呢？可觀測(cè)宇宙到底是什么意思？還有多少我們無(wú)法觀測(cè)的宇宙？
可觀測(cè)宇宙
實(shí)際上，科學(xué)家們一直在研究宇宙的邊緣，看似乎以宇宙的膨脹速度，研究發(fā)現(xiàn)的速度怎么也跟不上。很多時(shí)候科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)距離十分遙遠(yuǎn)而龐大的星系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這可能也只是宇宙中很小的一部分。
或許對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，保持對(duì)宇宙的觀測(cè)就可以了，隨著我們的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，目前我們可觀測(cè)到的宇宙直徑已經(jīng)達(dá)到930億光年?？捎^測(cè)宇宙也被稱為哈勃體積，如果要給“可觀測(cè)”定義，應(yīng)該是指光速的物理極限。
也就是說(shuō)在宇宙膨脹的過(guò)程中，一些星系會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，這些電磁輻射能夠以光速或低于光速的速度到達(dá)地球，就被視為是可觀測(cè)的范圍。如今利用宇宙微波背景輻射來(lái)計(jì)算得出，現(xiàn)在我們可觀測(cè)的宇宙直徑已經(jīng)達(dá)到930億光年。
而在可觀測(cè)宇宙之外，還有我們難以想象的宇宙空間。這是因?yàn)樵谟钪姹〞r(shí)，以超越光速的速度膨脹，以至于它遠(yuǎn)遠(yuǎn)地逃出了我們的可觀測(cè)范圍，無(wú)法被我們的探測(cè)器觀測(cè)到。而且隨著宇宙的膨脹，我們可觀測(cè)的宇宙還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。
那么目前我們?cè)诳捎^測(cè)宇宙中都發(fā)現(xiàn)了什么呢？宇宙中都有哪些結(jié)構(gòu)？最大的宇宙結(jié)構(gòu)是什么呢？
宇宙結(jié)構(gòu)
如果按照現(xiàn)在可知的宇宙結(jié)構(gòu)，以地球最為起始結(jié)構(gòu)，我們大概可以從小到大這樣排序：地球-地月系-太陽(yáng)系-銀河系-本星系群-超星系團(tuán)-可觀測(cè)宇宙。在很多巨型的超星系團(tuán)中，我們經(jīng)?？吹嚼w維狀結(jié)構(gòu)。
超星系團(tuán)中同樣可以繼續(xù)分：室女座超星系團(tuán)-拉尼亞凱亞超星系團(tuán)-雙魚(yú)-鯨魚(yú)座超星系團(tuán)復(fù)合體-武仙-北冕座長(zhǎng)城。
目前可觀測(cè)的超星系團(tuán)大約有1000萬(wàn)個(gè)，那些更為巨大的超星系團(tuán)中就包含著十分龐大的超星系團(tuán)，其范圍十分廣泛。那么這些巨大的宇宙結(jié)構(gòu)中，是什么樣子的呢？以目前最大的武仙-北冕座長(zhǎng)城來(lái)說(shuō)，這個(gè)超星系團(tuán)是宇宙巨大纖維狀結(jié)構(gòu)中的一部分，其直徑達(dá)到100億光年。如果將它的結(jié)構(gòu)以三維動(dòng)畫(huà)展示出來(lái)，那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)在一大片纖維狀結(jié)構(gòu)中，存在著很多超星系團(tuán)。
和武仙-北冕座長(zhǎng)城有著同樣纖維狀結(jié)構(gòu)的還有星系纖維狀結(jié)構(gòu)，比如英仙-飛馬座纖維狀結(jié)構(gòu)。星系長(zhǎng)城，比如此前觀測(cè)到的宇宙第二大結(jié)構(gòu)——史隆長(zhǎng)城。超大類星體群，比如克勞斯-坎普薩諾超大類星體群。以及超星系團(tuán)復(fù)合體，雙魚(yú)-鯨魚(yú)座超星系團(tuán)復(fù)合體。
這些存在于宇宙中的大尺度結(jié)構(gòu)，還有很多等待科學(xué)家們進(jìn)一步的觀測(cè)。由于這些巨大的宇宙結(jié)構(gòu)實(shí)在太過(guò)復(fù)雜，就像武仙-北冕座長(zhǎng)城，從2003年觀測(cè)起，到現(xiàn)在科學(xué)家們還在努力地研究它，尤其是在它范圍內(nèi)產(chǎn)生的伽馬射線暴。
哈勃望遠(yuǎn)鏡還發(fā)現(xiàn)了什么？
雖然科學(xué)家們現(xiàn)在探索宇宙的速度實(shí)在跟不上它膨脹的速度，但是他們通過(guò)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，不斷地在研究能夠觀測(cè)更遠(yuǎn)和更多的望遠(yuǎn)鏡。
像現(xiàn)在我們看到的十分美麗的宇宙，都來(lái)自哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)。自1990年發(fā)射到太空，距今已經(jīng)兢兢業(yè)業(yè)地工作了31年多的時(shí)間。在哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的過(guò)程中，除了發(fā)現(xiàn)最古老的星系之外，還為科學(xué)家們的宇宙研究做出了很多貢獻(xiàn)。
在這個(gè)過(guò)程中，哈勃望遠(yuǎn)鏡第一次發(fā)現(xiàn)了掩食行星，也就是在圍繞主星運(yùn)行時(shí)會(huì)遮蓋主星的光茫。在1997年，還完整地記錄了彗星撞擊木星的事件。
它還觀測(cè)到了恒星的死亡、星系的成長(zhǎng)、宇宙的分娩、星系中的超大質(zhì)量黑洞、伽瑪射線暴、還處于演化過(guò)程中的宇宙邊疆。并且還幫助科學(xué)家們測(cè)算出了宇宙的年齡，證明了宇宙正在加速膨脹的現(xiàn)象。
哈勃望遠(yuǎn)鏡作為30多年前的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，給科學(xué)家們提供了十分廣闊的宇宙空間。如今在現(xiàn)代科學(xué)的研究下，有著更強(qiáng)觀測(cè)能力的韋伯望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在2021年發(fā)射升空。
韋伯望遠(yuǎn)鏡可以用紅外線觀測(cè)宇宙，最遠(yuǎn)可以達(dá)到136億光年。在這樣強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)下，一定會(huì)為科學(xué)家們的宇宙研究做出更大的貢獻(xiàn)。
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