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宇宙到底有多暗?科学家提出新答案

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  浩瀚无垠的宇宙有多暗?这关乎宇宙中究竟有多少星系。天文学家可以通过哈勃深场观测结果推算得到答案。然而,有一些星系距离地球过于遥远,光芒暗淡,因此无法被直接观测。

  为统计这些仅有微弱光芒的星系,天文卫星必须离开太阳系内部,逃避因星尘反射太阳光造成的光污染。

  当地时间1月13日,一组科学家在美国天文学会的会议上公布:他们利用NASA的“新视界”飞行任务在冥王星和柯伊伯带得到的观测数据,确定了宇宙光学背景的亮度。他们为未纳入统计的暗淡星系设定了一个上限估计值——千亿级。这与此前推算的“两万亿”不符。

  该团队试图测量的宇宙光学背景是与宇宙微波背景(大爆炸本身的微弱余光)相当的可见光。“宇宙微波背景可以告诉我们宇宙大爆炸后的最初45万年发生了什么,而宇宙光学背景则能够帮助我们了解从那之后形成了多少颗恒星。”Postman解释。

  然而,哈勃望远镜能力有限,无法用于此种观测。虽然身处宇宙,但哈勃望远镜仍然在绕地球运动,受到了光污染影响。太阳系内部充满来自解体小行星和彗星的微粒,从这些微粒上反射出的太阳光形成了黄道光。为躲避黄道光,研究小组不得不设立远离太阳系内部的天文观测点。幸运的是,“新视界”航天器为他们提供了最接近冥王星和柯伊伯带飞行物Arrokoth的图像,这足以满足计数要求。“新视界”号探测器离地球超过40亿英里,它所处的太空比哈勃望远镜所在位置的太空暗10倍。

  为了测定微弱的宇宙光学背景,研究小组不得不对其他影响因素进行纠正。举例来说,他们剔除了无法识别但可能存在的星系所发出的微弱光线。最具挑战性的修正是去除星际尘埃对恒星光线的反射光。剩余的信号虽然极为微弱,却能够测量。那么,这种余光的来源是什么呢?在离我们相对较近的宇宙空间中,可能存在着大量无法探测到的矮星系;又或者,环绕星系的恒星扩散光环比预期更亮,宇宙中可能散布着大量离群索居的星际恒星;再或者,宇宙中存在着更暗淡、更遥远的星系。

  美国宇航局即将推出的詹姆斯韦伯太空望远镜或许可以助力解开这一谜团。

  原创编译:橘子 审稿:西莫 责编:陈之涵

  期刊来源:《天文物理期刊》

  期刊编号:0004-637X

  原文链接:https://phys.org/news/2021-01-horizons-spacecraft-dark-space.html

  版权声明:本文为原创编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。

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