宇宙中包含多少个星系(宇宙中所有的星系)

当我们向外看宇宙时，即使使用哈勃望远镜，我们也只能看到最近、最大和最亮的星系。这是剩下的。

艺术家对可观测宇宙的对数尺度概念。星系让位于大尺度结构和郊区大爆炸的炽热致密等离子体。艺术家对哈勃体积对数标度的概念。星系让位给大尺度结构和来自郊区大爆炸的热致密等离子体。

要点

有史以来最深的图像，哈勃极限深场，揭示了大约5，500个星系，面积仅占天空的1/32，000，000。但今天，科学家估计，那里的星系数量是哈勃望远镜的十倍多，即使在其极限下，也能够看到。总而言之，在可观测的宇宙中大约有2万亿个星系。以下是我们所知道的。

当你凝视黑夜空，透过恒星空的面纱，凝视银河系附近的平面，你会情不自禁地感到渺小，直到宇宙的深渊。虽然我们的眼睛几乎看不到所有的宇宙，但我们可观测的宇宙向各个方向延伸了数百亿光年，包括数量惊人的星系。

那里星系的确切数量一直是个谜，估计会从几千个增加到几百万个，再到几十亿个，都是随着望远镜技术的提高。如果用今天最好的技术做最直接的估计，我们会说我们的宇宙中有1700亿个星系。但是我们知道的远不止这些，我们现代的估计甚至更大:两万亿个星系。我们是如何到达那里的？

在一个理想的世界里，我们会把它们都数一数。我们会把望远镜对准天空空，覆盖整个天体，收集我们发出的每一个光子，探测那里的每一个天体，无论多么微弱。有了任何好的技术和无限的资源，我们只需要测量宇宙中的一切，就会知道有多少个星系。

但实际上，这是不可行的。我们的望远镜尺寸有限，这反过来又限制了它们能够收集多少光子以及能够达到的分辨率。你能看到的物体的弱点和你一次能吸收多少天之间是有权衡的空。宇宙的某些部分被介于其间的物质所覆盖。物体越远，看起来越暗；在某些时候，一个源足够远，即使你观察它一个世纪，你也不会发现这样一个星系。

因此，我们能做的就是在不深度干扰物质、恒星或星系的情况下，观测宇宙中清晰的部分。你盯着天空空看的时间越长，你收集的光线就越多，展现的也就越多。我们在20世纪90年代中期用哈勃太空望远镜空第一次做到了这一点，指向一个几乎什么都没有的已知天空空，然后简单地坐在那里，让宇宙揭示存在什么。

这是有史以来最冒险的策略之一。如果失败了，在最新校准的哈勃太空望远镜空上观测时间就浪费了一个多星期，哈勃太空望远镜是目前最流行的数据收集天文台。但如果它成功了，它有望以一种我们从未见过的方式展示宇宙的一瞥。

我们收集了数百个轨道的数据，跨越了许多不同的波长，希望揭示比我们以前探测到的任何星系都更暗、更远、更难看到的星系。我们想知道超遥远宇宙的真实面貌。当第一张照片最终被处理并发表时，我们得到了一个独特的视角。

我们放眼望去，到处都是星系。不是几个，而是几千个。宇宙既不空也不黑暗。它充满了发光源。在我们所能看到的范围内，恒星和星系到处聚集聚集。

但是还有其他限制。最遥远的星系参与了宇宙的膨胀，导致遥远星系的红移超过了我们的光学和近红外望远镜(如哈勃望远镜)可以探测到的程度。有限的大小和观测时间意味着只能看到超过一定亮度阈值的星系。而非常小的低质量星系，比如我们自家后院的Segue 3，会因为太弱太小而无法分辨。

因此，我们可以从90年代中期的图像中突破我们的技术极限，但即使如此，我们也永远无法记录所有的星系。我们所做的最好的尝试是哈勃极端深空(XDF)，它代表了一个紫外线，光学和红外数据的合成图像。观测这么一小段天空，需要3200万天空才能覆盖我们能看到的所有可能的方向，我们总共积累了23天的数据。

将所有东西叠加到一幅图像中，会发现一些以前从未见过的东西:总共约有5500个星系。这代表了有史以来通过空间空中狭窄的笔形光束观测到的密度最高的星系。

因此，你可能会认为，我们可以通过我们在这张图像中观察到的数量，乘以覆盖整个天空所需的这种图像的数量空，来估计宇宙中的星系数量。

事实上，这样做你可以得到一个惊人的数字:5500乘以3200万，结果得到令人难以置信的1760亿个星系。

但这不是估计；这是下限。在这个估计中，没有一个地方太弱、太小或离另一个星系太近。被中性气体和尘埃遮挡的星系没有出现，哈勃红移能力之外的星系也没有出现。然而，正如这些星系存在于附近一样，它们也应该存在于年轻而遥远的宇宙中。

因此，我们需要得到真实估计的重要因素是结构在宇宙中是如何精确形成的。如果我们能运行一个模拟，开始于:

构成宇宙的成分，反映我们现实的正确初始条件，以及描述自然的正确物理定律，

我们可以模拟这样一个宇宙是如何演化的。我们可以模拟恒星形成的时间，当重力将物质拉入足够大的集合中以创建星系时，并将我们的模拟预测与我们实际观察到的宇宙进行比较(近和远)。

也许令人惊讶的是，早期宇宙中的星系比今天还多。但正如预期的那样，它们更小更轻，注定会融合成古老的螺旋和椭圆机器，主导着我们现在生活的宇宙。最真实的模拟包含暗物质、暗能量和微小的种子波动，随着时间的推移，它们会成长为恒星、星系和星系团。

最值得注意的是，当我们查看与观测数据最匹配的模拟时，我们可以根据我们最先进的理解提取出哪些结构斑点应该相当于我们宇宙中的星系。

当我们这样做的时候，我们得到的数字并不是下限，而是对我们哈勃体积所包含的真实星系数量的一个估计。有什么过人的回答？

截至今天，在我们可观测的宇宙中应该有2万亿个星系。

然而，这个数字与我们从哈勃deep 空图像中得到的下限估计有很大不同。2万亿到1760亿意味着我们宇宙中90%以上的星系甚至超过了人类最伟大的天文台的探测能力，哪怕我们一次搜索近一个月。

随着时间的推移，星系合并并增长，但小而暗的星系今天仍然存在。即使在我们自己的本星系群中，我们仍然只发现了几千颗恒星，而我们已知的星系数量已经增加到70多个。所有星系中最弱、最小和最遥远的星系仍未被发现，但我们知道它们肯定在那里。我们第一次可以科学地估算出宇宙中有多少个星系。

宇宙大奥秘的下一步是尽可能多地发现和描述它们，了解宇宙是如何成长的。在詹姆斯·韦伯空望远镜和下一代地面天文台(包括薇拉·鲁宾天文台、巨型麦哲伦望远镜和欧洲超级望远镜)的带领下，我们准备以前所未有的方式揭示迄今为止不可见的宇宙。