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金沙澳门官网jin5888既然宇宙充满天体,哈勃望远

发布时间:2019-10-10 17:19编辑:科技浏览(116)

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    哈勃太空望远镜可以观测到遥远宇宙中的星系,但宇宙中充满各种天体,难道星球或者星系不会挡到哈勃的观测视线吗?

    宇宙中的天体非常多,一个星系中会包含数以亿计的恒星和行星。星球或者星系确实会阻挡遥远星系发出的光,这样哈勃就无法接收到这些光,所以也就无法观测到这些遥远的星系。

    然而,宇宙空间非常的空旷,尤其是星系际空间更是极度空旷。整个宇宙的平均密度仅为1×10^-29克/立方厘米,相当于普通水的密度的10万亿亿亿分之一。另外,可观测宇宙中的星系数量可能多达上万亿个。在如此空旷的宇宙空间中,光线刚好被挡住的星系占比很少,大部分星系发出的光最终都能到达地球,所以哈勃可以观测到大量的遥远星系。

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    质量较小的星系会阻挡背景星系发出的光,但由大量星系聚集成的星系团却不会挡住背景星系。由于质量巨大的星系团会强烈弯曲周围的空间,背景星系发出的光抵达星系团时将会沿着弯曲的空间运动,从而可以绕过星系团继续向前传播,最终到达地球,这就是广义相对论所预言的引力透镜效应。

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    通过引力透镜效应,哈勃望远镜可以观测到星系团后面的星系。例如,位于22亿光年之外的阿贝尔1689星系团拥有巨大的质量,它扭曲了背景星系的图像。

    如果星系的排列恰到好处,有时还会产生非常特殊的现象——爱因斯坦环:

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    上图中,那个明亮的红色前景星系(LRG 3-757)刚好与蓝色的背景星系和地球排成一条直线,前景星系的引力扭曲了背景星系发出的光,形成了爱因斯坦环。

    除了爱因斯坦环之外,还有更为罕见的爱因斯坦十字:

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    上图中,处在十字中心的是位于4亿光年外的前景星系,而周围的四个亮点则是位于80亿光年外的类星体(活跃的超大质量黑洞)。类星体只有一个,但由于引力透镜效应,它呈现出了四重图像,形成了爱因斯坦十字。

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    甚至,星系团的引力透镜效应还能起到放大镜的作用,使得极为遥远的恒星也能被直接观测到。MACS J1149.5+223是一个位于50亿光年外的大型星系团,其强大的引力透镜效应放大了背后的遥远恒星,使得哈勃可以观测到位于94亿光年之外的单颗恒星。而在正常情况下,以哈勃的极限分辨率,最远只能观测到1亿光年外的单颗恒星。

    此前,哈勃太空望远镜对着天空中一块非常小的黑暗区域进行长曝光拍摄,累计时间长达二十几天。结果观测到了5500个的遥远星系,它们发出的光用了132亿年才来到地球上被哈勃接收到,这就是着名的哈勃极深场。

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    哈勃极深场中的星系非常年轻,因为那时距离宇宙形成才6亿年。经过漫长时间之后,这些星系如今已经演化成类似银河系的大型星系。不过,由于光速的限制和宇宙空间的膨胀,我们无法观测到这些星系的目前景象。

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