天文科普:看远镜究竟能看多远?没有最远,只要更远…

  发布时间:2023-01-30 11:58:07   作者:玩站小弟   我要评论
版权回原作者全部,如有侵权,请接洽我们“你们的看远镜能看多远?”在天文台任务,这是一个经常被问到的标题,可往往给出的回答都不克不及令提问者中意……pixabay人类的空间和时辰不雅念的来源一定与我们头 保健驼背健身操张丽新健身操。

版权回原作者全部,天文如有侵权,科普看远看多请接洽我们

“你们的镜究竟看远镜能看多远?”

在天文台任务,这是远没有最远一个经常被问到的标题,可往往给出的更远回答都不克不及令提问者中意……

pixabay

人类的空间和时辰不雅念的来源一定与我们头顶的星空相伴相生,然后延伸到宇宙——四方上下,天文保健驼背健身操从古到今。科普看远看多星空所出现出的镜究竟延续性、周期性和指引性接纳人类持久的远没有最远注目和深思。

01

目之所及

在晴明、更远无月、天文零光害的科普看远看多夜空,肉眼最暗能看到6等星(视星等),镜究竟能看到最远的远没有最远行星、恒星、更远星系区分是:天王星、海山二和仙女星系/三角星系。无限循环健身操

〇 天王星

这颗浅蓝绿色的行星距离地球平均25亿公里,光行时辰2小时40分钟,视星等6等支配,冲日(每1年零4-5天发生一次)时最亮可达5.5等。

〇 海山二(η Carinae船底座)

是一颗南天恒星,也是迄古人类发明随时有能够超新星迸发的恒星之一,距离地球7500光年,以后视星等为4.3等。

〇 华盖三(V762 Cas 仙后座)

曾被以为是肉眼可见的最远的恒星(估量距离约1.4万光年),但是依据最新的Gaia EDR3效果,其距离仅约2500光年。

别的,还有一些距离地球1万光年支配的恒星,视星等在肉眼可见边沿,详细评论哪一颗最远意义不大年夜,它们大年夜多是健身操 狂浪变星,亮度特别很是不静谧,视星等的数据也能够不敷准确。

〇 仙女星系M31/三角星系M33

距离地球区分为254万光年和300万光年,视星等区分为3.44和5.72,空中相距约15度,都在奔赴银河系的路上。

当然还有超新星、伽马暴等瞬变天体现象,可以短时辰内把人类目之所及延伸到几十亿光年。

02

“光阴机”与“地平线”

用时辰走漏表示距离,自古有之。天文学上用“光年”走漏表示距离也有近200年的汗青了。爱因斯坦相对论基于光速不变的实验毕竟,把时辰和空间慎密接洽在一路。人类仰望星空实践上是在回溯时空。距离越远,宇姐健身操时辰越早,越新鲜。

看远镜的发明延伸了人类的视野,像一台微妙的“光阴机”,让我们无时机看向宇宙深处的“地平线”,看穿宇宙的过往,这生怕也是天文学富有接纳力的缘由原由之一。正如在埃德温·哈勃的眼中:天文学的汗青是赓续退后的“地平线”的汗青。

The history of astronomy is a history of receding horizons.

——Edwin Powell Hubble(1936)

“The Realm of the Nebulae”

03

那些最迢远的

回到开篇的阿谁标题“能看多远”,真实并没有确切的谜底。一台看远镜造好后,天文学家能明白通知你的是能看到“多么暗弱”的天体,而不是多远。

以哈勃看远镜为例,你假设问它能看多远?跟着天文学家们竞相找到登顶榜首的新天体,谜底也在赓续变卦。燃心健身操哈勃就一向在一向地打破自身制造的记载,用赓续更新的发明延伸人类回溯宇宙的边沿。

哈勃看远镜(HST)对初期宇宙研讨的革命性供献。| 图源:NASA/ESA

在哈勃看远镜发射之前,地基光学看远镜只能不雅测到红移不跨越1的天体,约相当于大年夜爆炸至今宇宙春秋的一半,而哈勃最新的记载已到红移11.1,即约3%的宇宙春秋。它的继任者韦布看远镜(JWST)将能探测到更初期、更迢远的宇宙。

下面我们一路乘着“光阴机”细数迄今已确认探测到的最迢远。

迄今确认不雅测到最迢远的天体 | 图源:见标注

微信截图_20220609151654.png

2021年10月,钱德拉X射线看远镜在2800万光年外的漩涡星系M51中发明的第一颗河内行星候选者M51-ULS-1b还有待进一步证明。

2022年4月初,一个国际研讨团队发明新的最迢远星系候选者HD1,红移高达13.27,比GN z11又年青一亿岁、远了约12亿光年。不过我们对此还需慎重乐不雅,由于他们用于确认红移值的独一谱线只是一个4σ的初步(tentative)效果,还不克不及说是“经谱线证认的”。

宇宙演化表示图,圆圈标出的是确认和候选的最迢远星系GN z11和HD1 | 图源: Harikane et al., NASA, EST and P. Oesch/Yale

04

收缩的是空间,红移的是光

天文学家经由进程测量迢远天体收回光子的波长因空间收缩而被拉伸的水平,即所谓红移z,来探测宇宙的深度,研讨其汗青。红移值越大年夜,走漏表示在时辰和空间上的距离就越远。宇宙微波背景辐射(CMB)对应的红移约为1100,事先的宇宙已演化了38万年。红移的切确测定是经由进程一系列光谱认证完成的,即给天体的电磁辐射做分光,就像用棱镜制造彩虹那样,并识别已知原子、离子或分子在特定波长谱线的偏移量,从而切确测定红移。

图片

收缩宇宙中光线红移和空间距离变卦表示图 | 图源:Rob Knop

然则更迢远的星系的光太过软弱,直接光谱测量有时弗成行。天文学家们转而想出一些奇异的粗略光谱学技艺给出红移估值。

个中一种叫“莱曼断裂方法”,即经由进程掩盖从光学到近红外波段的多种不合滤光片,取得较宽的光谱外形,并在个中寻觅一个特点尖利“台阶”——“莱曼断裂”,这是由宇宙最后约10亿年里恒星和星系收回的波长小于91.2纳米的强紫外光被布满的中性氢气体完全接纳所发生的,“断裂”出而今光谱上的位置取决于星系的距离,从而给出星系红移的估值。

这类方法可以批量挑选出初期宇宙中的星系,但其身份确认还需要借助更精细的光谱测量一定红移值,在此之前都只能叫候选者。

埃德温· 哈勃1936年在他的《星云世界》一书中多么描画对初期宇宙的探测阅历:“跟着距离的促进,我们关于宇宙的学问矫捷干枯。最终,到达昏暗的边沿——看远镜的探测极限。在那边,我们测量阴影,并在幽魂般的测量误差中寻觅几近没有更多实质性的地标。”往常读来依然语重心长。

With increasing distance, our knowledge fades, and fades rapidly. Eventually, we reach the dim boundary——the utmost limits of our telescopes. There, we measure shadows, and we search among ghostly errors of measurement for landmarks that are scarcely more substantial.

——Edwin Powell Hubble (1936)

“The Realm of the Nebulae”

假设把而今的宇宙比作一个百岁白叟,我们曾经由进程“光阴机”看到了他3岁时的片段,这几近是“哈勃”的极限操作。而新的“光阴机”韦布(JWST)已在太空预备就绪,立时吹响探测更初期宇宙的号角,赓续打破新的记载,发明不可胜数个宇宙第一代发光天体(恒星、星系等),回溯襁褓中的宇宙。

05

那些远弗成及

“没有最远,只要更远……”可以算作人类索求宇宙的标语,但毕竟上,照样有最远的。宇宙的存在时辰(约138亿年)和光速都是有限的,所以“可不雅测宇宙”也是有限的,半径约为465亿光年。这个半径之所以庞大年夜于138亿光年,是由于宇宙空间在赓续收缩。

末尾,我们再次回到开篇的阿谁标题。真实,即就是在太阳系,要回答“能看多远”也没那末复杂,天文学家在赓续把宇宙地平线推向时辰原点的同时,也从未遏制探测太阳系边沿的脚步。下一个莫非要叫“Farfarfarout”吗?固然毫无创意,但一点儿也不影响我们等候。

小行星Farfarout和局部太阳系天体距离的比拟(AU约为1.5亿公里) | 图源:R. Candanosa, S. Sheppard and B. Bays

在等候韦布大年夜显身手的同时,也别忘了阿谁载着人类的信息孤勇前行的“观光者一号”——迄今飞得最远的人类飞翔器,哪怕明知还要最少一万年,也要积极冲出太阳系,替身类往见证太阳系边沿外的气候。

观光者1号:而今距离地球232.7亿公里 | 图源:NASA



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