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借助愛因斯坦透鏡,韋伯拍到了最遠的星系,距離大爆炸僅3000萬年
2023/07/27

在宇宙學的最前沿,韋伯望遠鏡和哈勃望遠鏡再次刷新了 最遠星系和恒星的記錄,讓我們距離宇宙大爆炸又近了一步。

目前最遙遠的恒星是Urendel,翻譯過來叫晨星,它的品質是太陽的100倍左右,亮度卻達到了太陽的100萬倍,不過也正是因為如此高的亮度,天文學家才得以發現它的存在,作為一顆距離地球129億光年的恒星,它其實本不該被發現,因為它實在是太遠了。

韋伯望遠鏡之所以能看到它,是因為它和地球之間存在一個前景星系,是這個星系扭曲了側后方的時空造成了引力透鏡, 進而放大了后方的恒星和星系,因此這顆129億光年外的恒星發出的光才能飛到地球。

天文學家計算后認為,Urendel星的亮度本身就有太陽的100萬倍,而引力透鏡又把它的亮度放大了40000倍,如此一來它幾乎就是早期宇宙最明亮的恒星了。

和這顆最遠恒星相似的,還有目前距離地球最遠的JD1星系,它的光芒被引力透鏡放大了13倍, 只有短短3000萬歲的JD1星系內基本都是稀疏的第一代恒星,亮度基本都不高,如果不是因為引力透鏡效應放大的光線,韋伯和哈勃也不可能發現它。

其實放眼人類的太空探索史,愛因斯坦的廣義相對論一直都在被反復拿來應用,尤其是其中關于引力的部分,從上世紀70年代首次采用的引力彈弓加速變軌,到後來的引力透鏡發現遠方星系和恒星,再到目前的引力波探測揭示宇宙早期面貌,這些成果本質上都是對愛因斯坦廣義相對論的小規模應用。

然而廣義相對論同時還預言了蟲洞,但天文學家目前并沒有在宇宙中找到蟲洞存在的證據,除此之外和黑洞性質截然相反的白洞也還沒有蹤跡。

已故物理學家霍金當年認為,宇宙中的天然蟲洞可能只存在于宇宙早期,即大爆炸發生后宇宙還炙熱的時候, 當時的宇宙的時空結構就好像一鍋沸騰的開水,里面是因為高溫而短暫出現并互相連接的氣泡,這便是蟲洞的雛形。

然而隨著宇宙的超光速暴漲,整個宇宙時空開始迅速降溫并趨于穩定,天然蟲洞也就失去了存在的條件,到了138億年后的今天宇宙的背景溫度已經只剩下3k了,只有在微波頻段才能看到,因此人類目前的宇宙地圖就是微波背景輻射圖。

從哈勃望遠鏡和韋伯望遠鏡目前傳回的關于宇宙邊緣的星系來看,即使是在幾百億光年的尺度上,我們宇宙的星系分布密度也還是大體一致的, 這意味著從地球出發不論朝哪個方向飛,我們都會經過相似的星系,由此天文學家推斷整個可觀測宇宙內大約有2萬億個星系,其外很可能還有空間和星系,但分布規律大體相似。

總的來說

不論是最遠的恒星還是最遠的星系,它們都只是天文學家目前的觀測極限,而不是宇宙真正的極限,未來隨著技術的不斷進步,我們期待能有更多的重大發現,讓我們更深入地理解這個神秘而美麗的宇宙。

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