既然宇宙充满天体,哈勃望远镜观测遥远宇宙会被阻挡吗?


既然宇宙充满天体,哈勃望远镜观测遥远宇宙会被阻挡吗?


文章图片


既然宇宙充满天体,哈勃望远镜观测遥远宇宙会被阻挡吗?


文章图片


既然宇宙充满天体,哈勃望远镜观测遥远宇宙会被阻挡吗?


文章图片


既然宇宙充满天体,哈勃望远镜观测遥远宇宙会被阻挡吗?



哈勃太空望远镜
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 。

引力透镜效应
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 。

阿贝尔1689星系团
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:

爱因斯坦环
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:

爱因斯坦十字
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 。

MACS J1149.5+223星系团
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 , 这就是著名的哈勃极深场(XDF) 。

哈勃极深场
【既然宇宙充满天体,哈勃望远镜观测遥远宇宙会被阻挡吗?】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 。

    推荐阅读