宇宙3D模型估计星系超过1万亿！恒星数量或许与沙漠沙子相当！

自从上世纪初美国天文学家哈勃开创星系天文学以来，我们宇宙有多少星系就成了天文学中的基本问题，一个星系中通常拥有1000万~200万亿颗恒星，比如我们银河系就拥有近2000亿颗恒星，21万光年外的小麦哲伦星系（星云）拥有大约30亿颗恒星，10亿光年外的IC 1101星系拥有超过100万亿颗恒星。

天文学家有很多方法估算出一个星系中包含的恒星数量，但是很难计算我们可观测宇宙中拥有的星系数量。

在上世纪九十年代，天文学家通过哈勃太空望远镜拍摄了哈勃深空（HDF，1995年），估计出我们可观测宇宙中拥有1000亿~2000亿个星系，我们银河系只是其中很普通的一员。

在2003年~2004年，哈勃太空望远镜再次拉远镜头，拍摄了著名的哈勃超深空（HUDF），HUDF是哈勃望远镜通过800次的长曝光而来，里面最远的星系距离地球大约130亿光年，照片的视角范围相当于全天范围的1270万分之一。

哈勃太空望远镜历经多次改良和技术升级后，在2012年把焦距拉到最大，再次对准HUDF的一部分区域进行曝光，拍摄了迄今为止最深远的照片——哈勃极端深场（XDF），XDF累计曝光500多个小时，通过拍摄的2000多张长曝光照片合成得到。

即便哈勃极端深场只占全天区域的千万分之一，图像中也包含了大约1万个星系，这些星系距离地球最远的有132亿光年，由此可见，我们可观测宇宙中的星系数量是相当惊人的。

来自英国诺丁汉大学的天文学团队，使用哈勃太空望远镜提供的深空照片，结合其他天文望远镜的观测数据，利用星系的演化理论，建立了宇宙星系的3D模型，准确估计出宇宙各个时期的星系数量，发现当前可观测宇宙中的星系数量超过以往估计的十倍，也就是说至少有1万亿个星系。

1万亿个星系是什么概念？

假设平均每个星系拥有1000亿颗恒星，那么可观测宇宙中就拥有1000万亿亿恒星，也就是10^23个；再假设地球上沙子的平均尺寸为1毫米（正方形模型），堆积率理想化取100%，那么10^23颗沙子，能把整个地球陆地铺满，而且平均厚度为1米。

换句话说，我们可观测宇宙中的恒星数量，几乎能和地球沙漠中的沙子数量相比拟，而且这仅仅是可观测宇宙中的恒星，在可观测宇宙之外还有多少不得而知。

通过数学模型还发现，宇宙中超过90%的星系，无法用现有的天文望远镜观测，原因是这些星系太遥远且亮度太微弱，这也是以前低估宇宙星系数量的原因，或许未来等待詹姆斯·韦伯太空望远镜升空后，天文学家能发现更多的未知星系。

该项研究还发现，早期宇宙中的星系数量密度更大，星系平均质量更小，随着星系的演化，相邻星系在引力作用下合并，融合为更大的星系，比如我们所在的银河系，将在40亿年后和仙女星系发生碰撞并融合。

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