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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》哪里是宇宙的边缘
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日16:00:53 星期六), 站内信件


                      哪里是宇宙的边缘

    遥远到什么程度？天文学家早已能观测到离我们170亿光年，即
1000万亿亿英里左右远的天体。

    这真的不坏。一直到1920年，天文学家还认为我们自己的银河系
以及一些较小的邻近天体全都合在一起便是宇宙；最远的天体仅15万
光年远。

    另一方面，在20年代，天文学家开始逐渐明白存在其他星系，许
多其他星系以至存在几十亿个别的星系。而且，宇宙在膨胀，因此星
系群互相在持续不断地离开。来自正远离我们而去的星系的光波在伸
长，使光的颜色看上去更红。这称为“红移”，它可利用光波的图案
（光谱）中某些暗线的位置进行测定。红移越大，星系越远。

    到40年代，已经十分清楚，即使在银河系外的最近的大星系也比
200万光年远。更遥远的星系则是几亿光年远。超越此距离仍可能有许
多别的星系，但在更大的距离上，它们变得太暗，因而观测不到了。

    50年代，结果已弄清楚，某些看来就像普通恒星的天体发射非常
多的无线电波。当科学家研究这些天体时，他们无法辨认出它们的光
谱里的暗线。到1963年，科学家理解到这些暗线由原来的位置红移了
巨大的量，意味着这些天体必定十分遥远。

    这些奇异的星体被称为类星体。这些类星体原来是非常遥远的星
系，它们具有因某种原因发强光的中心。它们显得如此地遥远，以至
于我们除了观测到使它们看上去好像恒星的这些闪耀的中心之外，什
么也不能观测到。

    甚至最近的类星体也有10亿光年远。其他类星体则更远得多，远
至100亿光年以上。现今我们知道在四面八方都存在着大量的星系，但
面对着充满太空的甚至更大量的普通恒星，却不容易探测到它们。

    当我们看100亿光年远的一个天体时，我们正在看经过100亿年才
抵达我们这里的光。所以我们看到的天体是它在100亿年前的情况，那
时宇宙或许只有现在的一半年纪。显然，大量的类星体形成于宇宙的
早期，它们的数量大约在130亿年前达到峰值，自此以后不断减少，因
为新类星体形成得越来越少而老类星体消失得越来越多。所以研究非
常遥远的（因而非常老的）类星体应能向我们提供有关宇宙年轻时代
的有用信息。

    表示类星体的距离和年龄的一种方法便是借助于它的光波伸长了
多少。如果波长为它们应有的两倍，则红移量是2；如果波长为它们应
有的三倍，则红移量是3；以此类推。红移量越大，类星体越远和越老。

    直到最近为止，观测到的最大红移量为3.8，对应于约150亿光年
的距离。天文学家猜想他们不可能探测到更远的类星体，因为比这更
早时，宇宙也许还未形成星系。

    他们错了。1986年9月，研究人员探测到了一个具有4.01红移量的
类星体。在1987年，又探测到了一些其红移量大于4的不同的类星体。
当今的记录保持者具有4.43的红移量，这些类星体的年龄大约是160亿
岁。

    来自最遥远的类星体的光波伸长得如此多，以至于越来越多的光
位于红外区。我们实际上能观测到的光显得非常暗。通常我们之所以
能探测到这样的类星体，只是因为它们富有无线电波段的辐射。

    所以，如果搜索甚至更远的类星体的科学家集中在寻找其光谱富
于红外光又有非常大的红移量的天体，那将会怎样呢？在亚利桑那大
学，由理查德·埃尔斯顿（Richard Elston）领导的研究小组为此目
的曾使用了强有力的红外探测器阵。

    1988年1月，他们报道说已对富有红外光的天体进行定位，它们仿
佛具有异常大的红移量，有些恐怕大到6。从他们所收集的信息来看，
这些天体似乎是正在形成过程中的星系而且它们至少有170亿光年远。

    在那时，宇宙可能仅二三十亿岁。如果这是星系正在形成的时候，
我们不能期望看见更远的任何东西，因为将什么也看不见——仅仅是
一团由高能物质组成的混沌，它尚未坍缩成星系。我们想必已经来到
了宇宙的边缘，因为我们想必已经来到了宇宙的肇始时刻。两者是一
码事。


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