天文科普:宇宙中有到底有多少銀河系,有多少個(gè)太陽?
發(fā)布時(shí)間:2022-04-14
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本文基于回答網(wǎng)友類似問題,見下面截圖:

一看這個(gè)問題就知道是對(duì)天文常識(shí)不甚了解的朋友提出的,但這種愿意學(xué)習(xí)刨根究底的精神很好,贊一個(gè)。

先理清一下問題中的兩點(diǎn)錯(cuò)誤一是宇宙中有多少個(gè)“銀河系”的問題。宇宙中有很多星系,但銀河系是特指我們所在的星系,因此只有一個(gè)。宇宙中可能有很多與銀河系相似的星系,但不可能存在與銀河系完全一模一樣的星系。即便有,也不會(huì)叫銀河系,因?yàn)殂y河系只是人類給自己所在星系確定的名稱。

二是每個(gè)“銀河系”都有一個(gè)“太陽”的問題。太陽是特指我們地球所在行星系統(tǒng)里的唯一主恒星,在整個(gè)銀河系里,只有這一顆。就像題主叫某某某,整個(gè)中國只有這一個(gè)。而在其他星系,并不存在我們“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,在銀河系就有很多了,其他星系同樣也有很多。

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

銀河系有恒星約4000億顆,其中黃矮星約占20%,也就是約800億顆。

其他星系也有太陽嗎?剛才說了,宇宙中只有一個(gè)叫銀河系的星系,也只有一顆叫太陽的恒星。但宇宙中有許多許多星系,有許多類似銀河系的星系,每個(gè)星系都有很多類似太陽的恒星。

現(xiàn)代宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型理論認(rèn)為,宇宙誕生于約138億年前,是由一個(gè)體積無限小的奇點(diǎn)爆發(fā)出來的,宇宙誕生后一直在超光速膨脹,現(xiàn)在可觀測宇宙半徑約465億光年。

從伽利略開始,人類有了望遠(yuǎn)鏡觀測星空,才發(fā)現(xiàn)天上看到的星星基本都是太陽系以外,和太陽類似的恒星,只是大小不同而已;再后來人們發(fā)現(xiàn)這些恒星幾乎都是在一個(gè)星系里面,科學(xué)家把這個(gè)包含我們家園的星系叫銀河系;再后來,發(fā)現(xiàn)銀河系以外還有很多很多星系。

由此,人類認(rèn)識(shí)的宇宙越來越大,形成了一個(gè)層層套疊的天體結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,最小的就是地球和月球,叫地月系;然后是包含八大行星和幾百顆矮行星、衛(wèi)星,無數(shù)小行星、彗星組成的太陽系,半徑約1光年;而太陽只是銀河系中4000億顆恒星中的普通一顆。

銀河系直徑約20萬光年,屬于本星系群50余個(gè)星系中的一員,而本星系群又屬于本超星系團(tuán)中的一員。本超星系團(tuán)包含上百個(gè)星系團(tuán)(群),覆蓋著約1億光年的天區(qū),其中最大的星系團(tuán)是室女座星系團(tuán),就含有至少2500個(gè)星系。

本超星系團(tuán)的上級(jí)結(jié)構(gòu)是拉尼亞凱亞超星系團(tuán),至少包含有10萬個(gè)星系;再上面還有范圍達(dá)百億光年的結(jié)構(gòu)。

這些星系有大有小,銀河系只是其中一個(gè)中等星系。小星系有恒星100億顆左右,如距離我們最近的大麥哲倫星系;大星系就大得超乎我們想象了,如已發(fā)現(xiàn)距離我們30億光年的一個(gè)星系,直徑是銀河系的160倍,質(zhì)量約為銀河系的2400億倍。

天文學(xué)家們用古希臘神話中的巨人“阿爾庫俄紐斯”命名了這個(gè)星系,如果那里的恒星結(jié)構(gòu)與銀河系差不多的話,橫行數(shù)量就有約960萬億億顆之多。

這些星系中沒有一個(gè)完全與銀河系一樣的星系,也沒有一顆完全與太陽系一樣的恒星,但肯定有許多差不多的星系和恒星。因此宇宙中有很多類似銀河系這樣的星系,更有數(shù)不清像太陽這樣的恒星。

宇宙中到底有多少星系和恒星?至少到現(xiàn)在還沒人知道宇宙中到底有多少星系。不過我們可以參考哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的幾張?bào)@世駭俗的照片,擴(kuò)充一下我們對(duì)宇宙星系數(shù)量的想象。

這組照片分別稱為:哈勃深空視場(簡稱HDF)、哈勃超級(jí)深場(簡稱HUDF)、哈勃極端深場(簡稱XDF)?,F(xiàn)在,我們只了解后面兩張照片,就足以說明這個(gè)問題了。

哈勃超級(jí)深場又稱哈勃超深空,簡稱HUDF。是哈勃望遠(yuǎn)鏡于2003年9月24日至2004年1月16日歷時(shí)3個(gè)多月,盯著一個(gè)地方拍攝的數(shù)據(jù)積累得到,這是天爐座一小塊天區(qū),視面積約3平方角分,相當(dāng)整個(gè)天球的1270萬分之一面積,經(jīng)過仔細(xì)甄別,里面包含了至少10000個(gè)星系。

這個(gè)極小目標(biāo)是從銀河系密密麻麻的恒星縫隙中穿越出去,避開了銀河系所有天體,因此照片上得到的都是遙遠(yuǎn)的星系。這是哈勃望遠(yuǎn)鏡用可見光相機(jī)拍攝到最深遠(yuǎn)的宇宙景象,最遠(yuǎn)的星系距離我們130億光年。

根據(jù)這張照片所顯示的星系數(shù)量,按照宇宙各向同性原理,也就是各個(gè)方向星系密度都差不多的結(jié)論,在全部可觀測宇宙范圍就至少有10000*12700000個(gè)星系,也就是1270億個(gè)星系。

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(fā)布的。

這是哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)南天一小片天空,視場角直徑只有滿月不到十分之一,采用高級(jí)巡天相機(jī)和第三代廣域相機(jī),視角延伸到近紅外區(qū)域,持續(xù)觀測了50天,累計(jì)曝光超過200萬秒,拍攝了2000多張照片合成的。

這張照片比HUDF視面積更小,大約只有全天球的3200萬分之一,但顯示的星系比HUDF要多出75%以上,這就說明宇宙中至少存在5600億個(gè)星系以上!

據(jù)NASA宣稱,XDF照片中最年輕的星系是宇宙誕生4.5億年左右的星系,可以見到大量格外燦爛的藍(lán)巨星,這是處于嬰兒期的星系。如果按照宇宙年齡138億歲來算,這些星系距離我們133億多光年。

這是人類迄今為止得到的距離最遠(yuǎn)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(fā)射的韋伯望遠(yuǎn)鏡,可以將人類目光再向宇宙開端移近2億多光年,由此能夠看到宇宙大爆炸后2億年的樣子,那時(shí)候星系形成了嗎?我們拭目以待。

所以,科學(xué)家們說宇宙有萬億星系絕不是隨便說說的,而是在大量的觀測證據(jù)和理論論證基礎(chǔ)上估算出來的。現(xiàn)在的天文學(xué)家們相信,可觀測宇宙中至少存在著2萬億到10萬億個(gè)星系。

科學(xué)界現(xiàn)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(gè)宇宙中到底有多少星系,或許永遠(yuǎn)也無法知道。而每個(gè)星系都聚集著億萬恒星,其中也有千百億顆太陽類恒星,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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