俗話說“天上星，數(shù)不清”。宇宙到底有多少顆星星在閃爍？這似乎是一個無解的難題，因為要想知道宇宙中恒星的數(shù)量，你必須先知道宇宙有多大。
曾幾何時，人類以為銀河系就是全部的宇宙，夜空中那些模糊的光點只是銀河系中的氣體云團。隨著天文觀測技術(shù)的進步，科學(xué)家意識到宇宙中除銀河系之外，還有許許多多非常黯淡的河外星系。通過其中的“量天尺”——造父變星，科學(xué)家估算出它們到地球的距離從數(shù)百萬光年到幾億光年不等。
哈勃太空望遠鏡觀測的結(jié)果向我們展示了一個更加震撼的事實——宇宙已經(jīng)有138億年的歷史，而可觀測宇宙的半徑達460億光年！
那么在如此廣闊的宇宙中，到底有多少顆恒星呢？
理論上如果有一臺足夠強大的望遠鏡，我們就可以“數(shù)”清可觀測宇宙中星星的數(shù)量——只要觀測的時間夠長，無論多么黯淡遙遠的星系，它釋放的光子總能被望遠鏡捕捉到。將頭頂?shù)奶炜諕呙枰槐椋匀豢梢杂嬎愠鋈亢阈堑臄?shù)量。
可惜這個方法根本行不通，天文望遠鏡的尺寸和分辨率畢竟有限，氣體云團還會阻礙我們的視線。有些遙遠的星系只能靠橫亙在地球和它之間的另一個星系充當“放大鏡”才能看到。
無奈之下科學(xué)家只好選一塊看上去沒有氣體云團和星系的天區(qū)，希望能在長時間的觀測之后，數(shù)數(shù)到底能發(fā)現(xiàn)多少個“隱藏”星系。1995年，哈勃太空望遠鏡指向大熊座方向一片貌似空蕩蕩的天空，開始了長達10天的“凝視”。
這片天區(qū)僅占整個天空的2400萬分之一，相當于你在100米之外看一個網(wǎng)球。當哈勃深空場（HDF）照片發(fā)布時，所有人都驚呆了——這片狹小的天空中竟然有3000多個星系！
嘗到甜頭的科學(xué)家在2003年又指揮哈勃望遠鏡對準天爐座方向，這次觀測的天區(qū)大約為全天的2600萬分之一，結(jié)果同樣震撼——在哈勃超深場（HUDF）照片中，大約有10,000個大小不一、千姿百態(tài)的星系！
如果一直看下去，我們能看到多遠的距離和多少星系呢？科學(xué)家迫切想知道答案。2012年，哈勃望遠鏡再次對準南天一片更小的天空。它有多小呢？放在滿月旁邊，還不到其角直徑的1/10，在整個天空只占1/3200萬，和鉛筆尖差不多大小！
23天的漫長觀測后，哈勃極端深場（XDF）照片展現(xiàn)在我們面前，5,500多個星系閃爍其中，它們和地球相隔132億光年以上，當光子從這些星系出發(fā)時，宇宙才誕生4.5億年！
這三張宇宙“切面照片”揭示了一個奇怪的現(xiàn)象，距離我們最近和最遠的宇宙星系的數(shù)量似乎更少，而距今50億至90億光年的宇宙星系數(shù)量反而最多，但科學(xué)家猜測，宇宙誕生初期應(yīng)該擁有更多的星系，只是因為它們的光芒過于黯淡，哈勃根本無法觀測到。因此，可觀測宇宙中星系的數(shù)量也不是5,500乘以3200萬，即1760億個，而應(yīng)該遠遠超出這個數(shù)量。
為了證實這一猜測，英國諾丁漢大學(xué)科學(xué)家用電腦創(chuàng)建一個“虛擬宇宙”，將宇宙大爆炸作為初始條件，再將各種物質(zhì)組成和物理定律輸入數(shù)學(xué)模型。計算結(jié)果顯示，可觀測宇宙星系的數(shù)量至少有——2萬億個！每個星系按1000億顆恒星計算，可想而知恒星的數(shù)量有多驚人！由于宇宙在演化過程中星系一直在不斷合并，早期宇宙的星系數(shù)量和密度還要遠超現(xiàn)在！
至此科學(xué)家總算“數(shù)”清了可觀測宇宙中星星的數(shù)量，至于可觀測宇宙之外還隱藏著多少星系，整個宇宙到底有多大，也許隨著未來人類科學(xué)的進步，我們終有一天能夠知曉！
參考資料：
Christopher Conselice：Observable universe contains two trillion galaxies, 10 times more than previously thought
Wikipedia：Hubble Deep Field/ Hubble Ultra-Deep Field
NASA Site: Hubble Goes to the eXtreme to Assemble Farthest-Ever View of the Universe
