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星系的数量大大高出了我们原先的估计,英国诺丁汉大学领衔的一支国际天文团队在一项新的研究中发现:我们的宇宙至少包含20万亿个星系,在现有的天文观条件下,我们只观测到其中的10%,其余的90%逃避了我们仰望星空时“火眼金金”的视线。英国天文学会支助了由诺丁汉大学、爱丁堡大学和荷兰莱顿大学的天文学家参入的研究项目,令人感到惊讶不已的是:我们之前估计的星系数量为1千亿到2千亿,新的星系数量比之前的估计高出了10倍。宇宙星系的数量比地球上所有沙滩上的沙子还要多,现在可以添加新的理解,宇宙星系的数量比海滩上的沙子要多得多。尽管我们拥有各种“高精尖”的探测器和望远镜,但是,绝大多数星系由于发出昏暗的光线,在黑暗的世界中“躲藏”,即使我们使用世界上最强大的望远镜也不能发现它们的“藏身之地”,这是造成对恒星和星系数量估算很大误差的原因。
宇宙中“迷失的物质”应该包含两重含义,基本的含义是宇宙包含“迷失的暗物质”,其次的含义是宇宙包含“迷失的明物质”,那些非常遥远和昏暗的星系更有可能由明物质构成,也有很多天文学家相信它们由暗物质构成。比如:在银河系周围存在大量的我们还没有看见的矮星系,它们是一些迷失的“暗物质”,还是一些迷失的明物质?天文学家不能提供明确的答案,也许使用下一代功能更为强大的望远镜能够发现这些矮星系的物质形态构成,根据诺丁汉大学国际天文团队的发现,银河系外围的矮星系由明物质构成的可能性更大。天文学家使用哈勃太空望远镜拍摄的深场域图像,已经估算出宇宙中的星系大约为1千亿到2千亿个,现在,天文学家发现这一估算远远不足,主要的原因是绝大多数的星系逃避了我们的搜索,即使哈勃这样的望远镜也不能看见它们,哈勃望远镜有观测的局限,只能覆盖太空大约百万分之一的区域。
诺丁汉大学的国际天文团队使用了包括哈勃望远镜在内的全球主要望远镜和探测器的资料,创造了宇宙不同区域的3D图像,应用了新的数学分析模型,对星系的密度和体积进行计算,获得了星系数量最新的数据,他们不仅发现宇宙星系的数量比之前的估算高出了10倍,还发现宇宙早期的星系数量是现在的10倍,绝大多数我们看不见的星系“个头小”,它们的尺度大约相当于我们银河系周围的矮星系。目前诺丁汉大学国际天文团队发布的星系数量还没有得到其它天文团队的证实,也不能认定这些属于最权威和最后的数据,但是,他们发布的最新数据有多方面的意义,其一:宇宙早期的星系数量远远大于宇宙晚期的,说明早期的星系经历过“兼并重组”的过程,更小的星系在碰撞合并的过程中变成了更大的星系。比如:我们的银河系体量非常大,直径达到10万光年以上,在宇宙早期更加频繁的碰撞合并过程中,一系列更小的星系合并成“超级大盘”的银河系,还有一些小的矮星系成为了“流浪星系”,聚集在我们银河系周围。
其二:物质丰富和辽阔的宇宙比我们原先想象得更加丰富和辽阔,星系多、恒星多,意味着在它们周围“抱团取暖”的行星数量比过去理解得更多。在宇宙学上也许存在一个恒星与行星数量“铁的比率”、或者一个两者比率的平均“常数”,但是,我们不知道这一比率是多少?我们可以把自然规律称之为“上帝之手”,只是不知道“上帝之手”会如何调节恒星与行星数量的比例,主要的原因是行星是不发光的天体,尽管它们的数量惊人,我们搜索的行星数量却只有数千颗。毫无疑问,星系的数量提高10倍,相应的行星数量会提高百亿、千亿,甚至万亿倍。在宇宙学上也许存在一个生命行星与行星数量的比率,我们可以把生命行星的规律称之为“上帝之魂”,只是不知道“上帝之魂”会如何排定生命行星与行星数量的比率,主要的原因是生命行星的产生由多种因素促成,尽管它们的数量吓人,我们在地球之外还没有搜索到任何一个有生命活动的行星和卫星。毫无疑问,行星的数量提高百亿、千亿倍,相应生命行星存在的概率会大幅度提升。地球和人类不会是宇宙生命的孤独者,计算生命行星各种版本的方程式需要重新估算生命诞生的概率。
其三:我们也许需要重新构想物质和暗物质的比例。本作者能够想到的是:物质和暗物质的构成比例存在“此消彼长”的关系,如果明物质的数量增加了10倍以上,很难想象暗物质的数量不变。2013年3月,欧空局和普朗克卫星合作组发表了普朗克卫星在前15个半月内观测得到的首批结果。源于早期宇宙的光,其中的温度起伏以及那些起伏的分布模式,可以推算宇宙由什么构成,普朗克卫星得出的宇宙成分及其所占比例为:4.9%是普通物质,26.8%是暗物质,68.3%是暗能量。从普朗克卫星发布的数据看出:宇宙的暗物质数量大约是普通物质的5倍多。现在还不清楚诺丁汉大学国际天文团队发布的最新星系数量的数据会对宇宙的构成比例产生怎样的影响,存在几种可能性:如果在遥远和昏暗的星系中有很大的部分为暗物质构成的星系,那么宇宙成分的构成比例不变;如果在遥远和昏暗的星系中有很大的部分为普通物质构成的星系,那么宇宙成分的构成比例会产生很大的变化,普通物质的构成比例会成倍地增加,而暗物质的构成比例会成倍地减少。
不排除一种可能:威尔金森和普朗克卫星测定的宇宙构成比例不变,宇宙有4.9%是普通物质,26.8%是暗物质,现在普通物质的数量增加了10倍,暗物质的数量也相应地增加10倍,因为,威尔金森和普朗克卫星只能提供宇宙构成比例的数据,只是一种间接的测定方法,不能提供宇宙中普通物质和暗物质总量的数据。也不排除另一种可能:威尔金森和普朗克卫星测定的宇宙构成比例和诺丁汉大学国际团队观测和计算宇宙中星系总量的方法都有一定的局限性,如何化解这两种观测和计算带来的冲突和矛盾需要天文学家进行更多的探索,既然宇宙中的星系数量增加了10倍,很难想象普通物质和暗物质在宇宙中的构成比例保持不变。诺丁汉大学的国际天文团队并未声称发现了暗物质星系,只能说明我们对普通物质星系数量的估计偏低,绝大多数我们没有看见和发现的星系可能只是由普通物质构成的,暗物质数量没有我们预测的那么多。
(邓如山2016-10-17)
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