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宇宙有多大?150萬公裏外的韋伯望遠鏡,傳回的照片讓人絕望

2024-08-12科學

宇宙到底有多大?能容納100億個太陽?1000億個太陽系?1萬億個銀河系?

在宇宙尺度的面前,不論是哪種衡量的尺度都「弱爆了」,宇宙的大遠遠超出你的想象。

此前150萬公裏外的韋伯望遠鏡傳來一組照片,讓人類感受到宇宙浩瀚同時也是令人絕望的。

強大的韋伯望遠鏡

韋伯望遠鏡是目前世界上最先進的太空望遠鏡之一,由美國國家航空暨太空總署與歐洲航天局、加拿大航天局共同合作研制,於2021年12月成功發射。

次年1月份,順利進入第二拉格朗日點的執行軌域,並開始執行外星觀測任務。

韋伯望遠鏡是一台以紅外線為觀測基礎的望遠鏡,它擁有一面巨大且高精度的反射鏡,直徑達到6.5公尺,由18片六邊形的鏡片組成,可以收集更多、更準確的弱光訊號。

同時,韋伯望遠鏡還配備了高精度的光學儀器和探測器,包括中紅外相機、紅外光譜儀、近紅外相機等。

都擁有更高的分辨率和更廣的視場範圍,可以檢測到更多的宇宙物體,如黑洞、星系、行星和星雲等。

韋伯望遠鏡的科學使命主要分為四個方面。

第一,探測宇宙中最早的星系和星際物質,幫助人們了解宇宙的形成和演化過程。

第二,研究行星系統的形成和演化過程,探索太陽系之外的行星環境,發現宜居行星和外星生命的存在可能性。

第三,觀測恒星和星際物質,幫助人們了解恒星形成、演化和死亡過程,探究毫秒脈沖星等光源的本質。

第四,研究太陽系內的物體及其環境,包括小行星、彗星、恒星際間介質等,探索太陽系的演化和未來的發展趨勢。

韋伯望遠鏡在許多方面的功能已經超過了哈柏望遠鏡,並會給人類帶來更多的宇宙資訊。

這不,就在之前傳回的一些照片就讓科學家驚訝得合不攏嘴。

韋伯望遠鏡傳來的照片

2022年7月11日,美國總統拜登對外宣布,韋伯太空望遠鏡首張公開照片正式面世,其內容為SMACS 0723星系團。

SMACS 0723星系團是位於室女座方向的一個星系團,它包含了數千個星系,距離地球大約46億光年。

這個星系團可以被視作早期宇宙的「避難所」,在星團內可以觀測到一些距今約135億年的星系,這是研究宇宙誕生及前進演化的重要觀測目標之一。

照片當中呈現出數千個星系的絢爛光芒,展現了人類史上直接拍攝的最為深邃的宇宙影像。

在過去,該星系團經常被哈柏望遠鏡所捕捉到,由於技術的限制,人類一直未能得到確切存在的證據。

如今,韋伯太空望遠鏡的出現無疑是給人類帶來了觀測更深宇宙的希望。

根據初步獲得數據統計顯示,SMACS 0723星系團的直徑超過100萬光年,是銀河系大小的10倍以上。

100萬光年的直徑是什麽概念呢?簡單來說,一個人走上千萬輩子也無法橫穿它。

就連坐上光速飛船且「馬不停蹄」的趕路也需要100萬年的時間。

宇宙到底有多大

更讓人無法想象的是,在可觀測宇宙當中,像SMACS 0723星系團的宇宙結構數不勝數。

那麽,宇宙當中還有比它更大的存在嗎?當然是有的。

比如,銀河系所在的本星系群,其直徑就超過了1000萬光年,是由50多個類似於銀河系、仙女星系所組成的「小」規模星系群。

在局部星系群中,最著名的是仙女座星系,它是距離我們最近的一個,距離大約254萬光年。

仙女座星系是一個螺旋星系,包含了約1000億顆恒星。

也就是說,在仙女座星系當中,至少存在1000億顆太陽,而太陽相比較人類來說究竟有多大,相信大家在心中都有一個概念。

如果你認為,本星系群就是最大的宏觀結構,那麽你就錯了。

有天文研究表明,在本星系群的內部,可能存在一處巨引源導致了重力異常,並且催生出了龐大的室女座超星系團。

該星系團的形狀類似於一張餅,其覆蓋區域的直徑大約有1.1億光年。

然而你知道嗎?就是這樣的龐然大物,在可觀測宇宙當中,還有很多。

也就是說,如果將室女座超星系團放在整個可觀測宇宙,它也只不過是其中的塵埃罷了。

那麽作為人類的我們,在宇宙的尺度下又算得上什麽呢?

室女座超星系團和可觀測宇宙之間還有一個「過渡」的天體結構,被稱為拉尼亞凱亞超星系團。

該星系團是一個巨大的宇宙纖維結構,就像是人類的神經纖維一般。

拉尼亞凱亞超星系團的直徑大約為5.2億光年,我們所在的銀河系在這樣其纖維結構上,連「螻蟻」都不如。

拉尼亞凱亞超星系團的巨引源中心距離地球大約1.1億光年,數百萬個星系都在往巨引源奔去。

當然,像拉尼亞凱亞超星系團這樣龐大天體結構還有很多,包括武仙座超星系團、後發座超星系團、英仙-雙魚超星系團等等,共同構成了「宇宙網」。

再其上的尺度就是可觀測宇宙了,它的半徑足有456億光年,是人類可以觀測到宇宙的極限範圍。

人類至今都不知道宇宙有多大,我們所在的可觀測宇宙是否又屬於更大的天體結構中的渺小存在?

如此想來,我們的身處的宇宙之浩瀚,已經完全超出了人類目前的認知。

因此,有科學家認為,宇宙是無限大的,宇宙中的星系之間存在著廣袤的虛空,這些虛空中分布著星雲、黑洞、星際物質等等

雖然宇宙體積無限,但是我們可以透過人類的觀測和研究,逐步理解和認識宇宙的規模和構成。

韋伯望遠鏡就是人類對於宇宙探索的一次嘗試,目前已經取得了一定的成效。

除了這張令人絕望的照片之外,它還有許多驚人的發現。

韋伯望遠鏡的發現

2022年9月,NASA官宣,蜘蛛星雲影像被詹姆士韋伯太空望遠鏡成功捕捉,在這張照片中,我們可以清晰地看到形狀完美的「愛因史坦環」。

愛因史坦環,又稱為愛因史坦奇環或重力透鏡效應,是一種透過重力透鏡現象觀測到的天文學現象。

當星系中的品質變形時,它會扭曲周圍空間,引起光線偏轉,形成光學透鏡,從而在觀測者的眼中形成一個環狀的影像。

例如,當一個遙遠的星系與地球正面相對時,它的光線將被星系潛在的重力場扭曲。

這種天文現象的確立是對重力透鏡效應的理論研究和天文觀測的結合。

愛因史坦環不僅對現代宇宙學的理解起到了重要作用,而且在測量暗物質和弱重力場分布方面具有巨大的套用潛力。

未來還會有很多「破天荒」的認知會被發現,讓我們一同期待。

參考資料

[1]、顧聚興.詹姆士·韋布空間望遠鏡和近紅外攝影機的作用【 紅外 】

[2]、謝懿.愛恨交織的詹姆士·韋布空間望遠鏡【 WanFang 】

[3]、中國航空報【「詹姆士·韋伯」太空望遠鏡鏡面系統剖析】