我們最遠(yuǎn)能看多遠(yuǎn)？

牧籟

人類到過的最遠(yuǎn)的地方是哪里？珠穆朗瑪峰？南極和北極？月球？面對這個(gè)問題，你可能已經(jīng)想到了許多答案。借助望遠(yuǎn)鏡，人類能觀測到的地方遠(yuǎn)到超乎你的想象。

肉眼可見的最遠(yuǎn)天體

你曾在夜晚的星空下數(shù)過星星嗎？夜空中有多少顆星星呢？不用望遠(yuǎn)鏡的情況下，人們可以在地球的各個(gè)方向找到共9000多顆星星，不過，它們絕大部分就在太陽系的周圍，銀河系之內(nèi)，像一圈明亮的燈泡，把地球的夜空籠罩。

我們?nèi)庋勰芸吹降你y河系外天體是仙女座星系和三角座星系，它們待在天空的小角落里，如果不仔細(xì)觀察，你很容易忽略它們的存在，但實(shí)際上，它們的個(gè)頭可不小，直徑分別為20萬光年和6萬光年。

仙女座星系和三角座星系已是人類肉眼可見的最遠(yuǎn)天體，卻仍然是我們的“鄰居”，如果沒有望遠(yuǎn)鏡，我們的視野將止步于此。

人類觀測到的最遠(yuǎn)距離

2016年，天文學(xué)家借助哈勃望遠(yuǎn)鏡、斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一個(gè)星體，在照片上，它就像一粒灰塵，天文學(xué)家將其放大上萬倍后才能勉強(qiáng)看出輪廓。這粒“灰塵”其實(shí)是個(gè)與地球相距320億光年的不規(guī)則星系，被命名為GN-z11。

GN-z11是迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的天體，也是最古老的星系之一，在宇宙誕生僅4億年之后就出現(xiàn)了，距今已有134億年的歷史。GN-z11曾經(jīng)非常活躍，制造出了許多巨型恒星，它的總質(zhì)量相當(dāng)于10億個(gè)太陽，大小約為銀河系的4%。

人們觀測到的最遠(yuǎn)的星

伊卡洛斯星位于一個(gè)旋渦星系中，是人們觀測到的最遠(yuǎn)的單顆恒星。作為一顆藍(lán)色超巨星，它的質(zhì)量超過太陽的33倍，亮度達(dá)到太陽的幾十萬倍。

通常，人們是無法在這么遠(yuǎn)的距離上找到單獨(dú)一顆恒星的，但伊卡洛斯星卻很幸運(yùn)，在它的前方恰好有一個(gè)巨大的星系團(tuán)。這個(gè)星系團(tuán)就像天然的放大鏡，會產(chǎn)生一種被稱為“引力透鏡”的效應(yīng)，即光線被強(qiáng)大的引力彎曲、聚集，最終被天文望遠(yuǎn)鏡檢測到。

要問誰最遠(yuǎn)？比比誰最“紅”

你或許會冒出一個(gè)疑問：這些天體都是照片上的一個(gè)小點(diǎn)，憑什么就能確定這幾個(gè)星體就是最遠(yuǎn)的？

想象一下汽車按著喇叭呼嘯而過的聲音。當(dāng)車輛朝你駛來時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)會升高;當(dāng)它逐漸跑遠(yuǎn)，鳴笛聲便越來越低沉，這種現(xiàn)象叫做“多普勒效應(yīng)”。宇宙中也會出現(xiàn)這種效應(yīng)，不過發(fā)生變化的不是聲音，而是光線。

當(dāng)天體遠(yuǎn)離我們時(shí)，它發(fā)出的光線波長會被拉長，使光的顏色變紅，即“紅移”;當(dāng)天體接近我們時(shí)，光線的波長會縮短，光的顏色變藍(lán)，即“藍(lán)移”。越遠(yuǎn)的天體遠(yuǎn)離我們的速度越快，紅移就越明顯，觀察它的紅移速度，我們就能算出對應(yīng)距離。

觀測到的星星已毀滅

雖然我們能觀測到如此遙遠(yuǎn)的天體，但它可能早就毀滅了。假設(shè)你有個(gè)朋友住在非常偏遠(yuǎn)的地方，他每天通過郵局給你寄一張照片，郵遞員要用一個(gè)月的時(shí)間才能把照片送到你的手上。因此，你每次看到的照片都是他一個(gè)月之前拍的，照片到達(dá)你家時(shí)，也許他現(xiàn)在生病了，或是搬家了，但你并不知道。

遙遠(yuǎn)的天體就像這個(gè)朋友，向地球寄出照片，而照片的載體——光，雖然是全宇宙行動最迅速的郵遞員，但在廣袤無垠的宇宙中，就連它也要花非常久的時(shí)間才能到達(dá)地球。即使是太陽，離地球最近的恒星，其光線也需要8分鐘才能到達(dá)地球。

另一方面，天體的壽命有限，光線到達(dá)地球花費(fèi)的時(shí)間常常遠(yuǎn)超過其存在的時(shí)間：伊卡洛斯星的壽命只有幾千萬年，但它的光用了93億年才抵達(dá)地球。GN-z11星系“寄”來的是320億年前的照片，當(dāng)我們收到時(shí)，這個(gè)星系可能也已經(jīng)不復(fù)存在了。

人類的“千里眼”

由于紅移和被星際塵埃阻擋等原因，遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光即便遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于太陽光，抵達(dá)地球時(shí)也會變得極其微弱;還有許多天體會發(fā)出人類肉眼不可見的紫外線、X射線、無線電波等等。為此，人們建造了多種天文望遠(yuǎn)鏡，它們擁有不同的“視覺”，專門觀測不同類型的光源。

人類的視野極限

由于天體越遠(yuǎn)，光就需要越長的時(shí)間才能抵達(dá)地球，因此，我們看到的星空其實(shí)是一本“相冊”，上面記錄了過去不同時(shí)期、不同距離的天體圖像。隨著距離的推遠(yuǎn)，星空“相冊”會出現(xiàn)越來越多的空白，相冊的最后一頁寫著：距地球465億光年。這就是我們視野的盡頭，無論我們擁有多么強(qiáng)大的觀測設(shè)備，超出這個(gè)距離的宇宙永遠(yuǎn)都不可能被看到，因?yàn)橛钪嬲诓粩嗯蛎洝?/p>

在一只沒有氣的氣球上畫幾個(gè)點(diǎn)，然后給氣球吹氣。你會看到，隨著氣球鼓起，點(diǎn)與點(diǎn)之間會變得越來越遠(yuǎn)。宇宙如同這只氣球，內(nèi)部空間不斷變大。宇宙邊緣的“光之郵遞員”就像氣球上的一只螞蟻，氣球膨脹的速度比它爬行的速度還快，使它永遠(yuǎn)爬不到目的地。因此，宇宙邊緣的光永遠(yuǎn)無法被地球接收到。

不過，光是這465億光年內(nèi)的宇宙，就足夠人類投入無限的精力去探索了;至于宇宙到底會不會永遠(yuǎn)膨脹下去，這還是個(gè)有待科學(xué)家們解開的謎題。