天文科普:宇宙中有到底有多少銀河係,有多少個太陽?
來源:時空通訊
發布時間:2022-04-14
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本文基於(yu) 回答網友類似問題,見下麵截圖:

一看這個(ge) 問題就知道是對天文常識不甚了解的朋友提出的,但這種願意學習(xi) 刨根究底的精神很好,讚一個(ge) 。

先理清一下問題中的兩(liang) 點錯誤一是宇宙中有多少個(ge) “銀河係”的問題。宇宙中有很多星係,但銀河係是特指我們(men) 所在的星係,因此隻有一個(ge) 。宇宙中可能有很多與(yu) 銀河係相似的星係,但不可能存在與(yu) 銀河係完全一模一樣的星係。即便有,也不會(hui) 叫銀河係,因為(wei) 銀河係隻是人類給自己所在星係確定的名稱。

二是每個(ge) “銀河係”都有一個(ge) “太陽”的問題。太陽是特指我們(men) 地球所在行星係統裏的唯一主恒星,在整個(ge) 銀河係裏,隻有這一顆。就像題主叫某某某,整個(ge) 中國隻有這一個(ge) 。而在其他星係,並不存在我們(men) “這顆”太陽,就像其他國家也不存在題主某某某一樣。

如果題主說的太陽是指太陽類恒星,在銀河係就有很多了,其他星係同樣也有很多。

恒星是按質量劃分的,太陽質量為(wei) 1.9891*10^30kg(千克或公斤),天文學界把約0.8~1.2倍太陽質量的恒星統稱為(wei) 黃矮星。黃矮星正式的學名叫GV恒星,就是光譜為(wei) G型,光度為(wei) V的主序星。這類恒星核心在持續不斷進行著由氫融合成氦的核聚變,表麵溫度在5300~6000K之間。

銀河係有恒星約4000億(yi) 顆,其中黃矮星約占20%,也就是約800億(yi) 顆。

其他星係也有太陽嗎?剛才說了,宇宙中隻有一個(ge) 叫銀河係的星係,也隻有一顆叫太陽的恒星。但宇宙中有許多許多星係,有許多類似銀河係的星係,每個(ge) 星係都有很多類似太陽的恒星。

現代宇宙標準模型理論認為(wei) ,宇宙誕生於(yu) 約138億(yi) 年前,是由一個(ge) 體(ti) 積無限小的奇點爆發出來的,宇宙誕生後一直在超光速膨脹,現在可觀測宇宙半徑約465億(yi) 光年。

從(cong) 伽利略開始,人類有了望遠鏡觀測星空,才發現天上看到的星星基本都是太陽係以外,和太陽類似的恒星,隻是大小不同而已;再後來人們(men) 發現這些恒星幾乎都是在一個(ge) 星係裏麵,科學家把這個(ge) 包含我們(men) 家園的星係叫銀河係;再後來,發現銀河係以外還有很多很多星係。

由此,人類認識的宇宙越來越大,形成了一個(ge) 層層套疊的天體(ti) 結構。在這個(ge) 結構中,最小的就是地球和月球,叫地月係;然後是包含八大行星和幾百顆矮行星、衛星,無數小行星、彗星組成的太陽係,半徑約1光年;而太陽隻是銀河係中4000億(yi) 顆恒星中的普通一顆。

銀河係直徑約20萬(wan) 光年,屬於(yu) 本星係群50餘(yu) 個(ge) 星係中的一員,而本星係群又屬於(yu) 本超星係團中的一員。本超星係團包含上百個(ge) 星係團(群),覆蓋著約1億(yi) 光年的天區,其中最大的星係團是室女座星係團,就含有至少2500個(ge) 星係。

本超星係團的上級結構是拉尼亞(ya) 凱亞(ya) 超星係團,至少包含有10萬(wan) 個(ge) 星係;再上麵還有範圍達百億(yi) 光年的結構。

這些星係有大有小,銀河係隻是其中一個(ge) 中等星係。小星係有恒星100億(yi) 顆左右,如距離我們(men) 最近的大麥哲倫(lun) 星係;大星係就大得超乎我們(men) 想象了,如已發現距離我們(men) 30億(yi) 光年的一個(ge) 星係,直徑是銀河係的160倍,質量約為(wei) 銀河係的2400億(yi) 倍。

天文學家們(men) 用古希臘神話中的巨人“阿爾庫俄紐斯”命名了這個(ge) 星係,如果那裏的恒星結構與(yu) 銀河係差不多的話,橫行數量就有約960萬(wan) 億(yi) 億(yi) 顆之多。

這些星係中沒有一個(ge) 完全與(yu) 銀河係一樣的星係,也沒有一顆完全與(yu) 太陽係一樣的恒星,但肯定有許多差不多的星係和恒星。因此宇宙中有很多類似銀河係這樣的星係,更有數不清像太陽這樣的恒星。

宇宙中到底有多少星係和恒星?至少到現在還沒人知道宇宙中到底有多少星係。不過我們(men) 可以參考哈勃望遠鏡拍攝的幾張驚世駭俗的照片,擴充一下我們(men) 對宇宙星係數量的想象。

這組照片分別稱為(wei) :哈勃深空視場(簡稱HDF)、哈勃超級深場(簡稱HUDF)、哈勃極端深場(簡稱XDF)。現在,我們(men) 隻了解後麵兩(liang) 張照片,就足以說明這個(ge) 問題了。

哈勃超級深場又稱哈勃超深空,簡稱HUDF。是哈勃望遠鏡於(yu) 2003年9月24日至2004年1月16日曆時3個(ge) 多月,盯著一個(ge) 地方拍攝的數據積累得到,這是天爐座一小塊天區,視麵積約3平方角分,相當整個(ge) 天球的1270萬(wan) 分之一麵積,經過仔細甄別,裏麵包含了至少10000個(ge) 星係。

這個(ge) 極小目標是從(cong) 銀河係密密麻麻的恒星縫隙中穿越出去,避開了銀河係所有天體(ti) ,因此照片上得到的都是遙遠的星係。這是哈勃望遠鏡用可見光相機拍攝到最深遠的宇宙景象,最遠的星係距離我們(men) 130億(yi) 光年。

根據這張照片所顯示的星係數量,按照宇宙各向同性原理,也就是各個(ge) 方向星係密度都差不多的結論,在全部可觀測宇宙範圍就至少有10000*12700000個(ge) 星係,也就是1270億(yi) 個(ge) 星係。

哈勃極端深場又稱哈勃極深場,簡稱XDF,這張照片是NASA在2012年9月25日發布的。

這是哈勃望遠鏡對準南天一小片天空,視場角直徑隻有滿月不到十分之一,采用高級巡天相機和第三代廣域相機,視角延伸到近紅外區域,持續觀測了50天,累計曝光超過200萬(wan) 秒,拍攝了2000多張照片合成的。

這張照片比HUDF視麵積更小,大約隻有全天球的3200萬(wan) 分之一,但顯示的星係比HUDF要多出75%以上,這就說明宇宙中至少存在5600億(yi) 個(ge) 星係以上!

據NASA宣稱,XDF照片中最年輕的星係是宇宙誕生4.5億(yi) 年左右的星係,可以見到大量格外燦爛的藍巨星,這是處於(yu) 嬰兒(er) 期的星係。如果按照宇宙年齡138億(yi) 歲來算,這些星係距離我們(men) 133億(yi) 多光年。

這是人類迄今為(wei) 止得到的距離最遠的信息,說明人類的目光越來越接近宇宙的開端。NASA宣稱,最近發射的韋伯望遠鏡,可以將人類目光再向宇宙開端移近2億(yi) 多光年,由此能夠看到宇宙大爆炸後2億(yi) 年的樣子,那時候星係形成了嗎?我們(men) 拭目以待。

所以,科學家們(men) 說宇宙有萬(wan) 億(yi) 星係絕不是隨便說說的,而是在大量的觀測證據和理論論證基礎上估算出來的。現在的天文學家們(men) 相信,可觀測宇宙中至少存在著2萬(wan) 億(yi) 到10萬(wan) 億(yi) 個(ge) 星係。

科學界現在還不知道可觀測宇宙之外的不可觀測宇宙有多大,因此整個(ge) 宇宙中到底有多少星係,或許永遠也無法知道。而每個(ge) 星係都聚集著億(yi) 萬(wan) 恒星,其中也有千百億(yi) 顆太陽類恒星,因此宇宙中不知道有多少恒星,也不知道有多少顆太陽類恒星。



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