這是韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的一張深空照片,我們目光所及之處皆是星系:
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不可思議吧,那些可以容納數(shù)千億顆恒星的星系,這時(shí)竟如同一粒一粒的沙粒那般,密集而又渺小。
想一想,我們歷經(jīng)數(shù)十代人的智慧,至今連太陽系都無法走出,可在這張照片中,太陽系連塵埃都算不上。
這樣的對(duì)比讓人感覺很無力。
我們終其一生,也只不過是在一類微塵之中。
所以觀測(cè)深空?qǐng)觯袝r(shí)真的會(huì)讓人深陷其中,迷失自我。
但這也正是深空?qǐng)鲼攘Φ乃冢屛覀兛吹搅擞钪娴暮棋瑫r(shí)也像一座寶庫,這里的每一縷星光都隱藏著我們未知的秘密,等待著我們?nèi)グl(fā)掘。
2025年5月,天文學(xué)家公布了一項(xiàng)新的發(fā)現(xiàn),就是在這張深空?qǐng)鲋校麄冇^測(cè)到了一個(gè)距離我們約135億光年(光行距)的一個(gè)星系(MOM-Z14),這打破了之前最遠(yuǎn)星系記錄(JADES-GS-Z14-0)。
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這是天文學(xué)家借助韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)它的光譜所得到的結(jié)果。
所以,一個(gè)微弱的斑點(diǎn),我們是怎么知道它來自那么遙遠(yuǎn)的距離?
說的這里,我們就不得不提起一段探索往事,以讓大家更為清晰的知道,天文學(xué)家是如何利用光譜來解讀星辰的。
大家好,我是騰寶,還希望大家多多關(guān)注與支持!
從最初仰望星空開始,我們只能從星光中辨別出一些簡單的信息,比如天體的形狀、大小以及顏色。
但天文學(xué)家相信,星光應(yīng)該還隱藏著其它更為深刻的信息,所以他們一直試圖著破解。
而牛頓則打響了第一槍,他發(fā)現(xiàn)太陽光在經(jīng)過棱鏡之后會(huì)被發(fā)散成不同顏色的光,這讓我們知道星光會(huì)被分解。
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到了1802年,沃拉斯頓又再次發(fā)現(xiàn),被分解的星光之間存在明暗相間的條紋。
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不過那個(gè)時(shí)候他并沒有在意,之后是夫瑯禾費(fèi)仔細(xì)研究了這些暗線,并提出了他的猜測(cè):暗線是星光本身所自有的屬性,而不是儀器對(duì)星光的影響。
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因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候人們都認(rèn)為,暗線是儀器的影響,光怎么可能會(huì)存在暗線!
夫朗禾費(fèi)是在不斷改良儀器一次次驗(yàn)證后,消除了儀器對(duì)光影響的猜測(cè),把暗線和光本身聯(lián)系到了一起。
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這一發(fā)現(xiàn)為我們指明了道路,這些暗線就是我們解密星光的突破點(diǎn)。
1859年的時(shí)候謎題終于解開,基爾霍夫和本生他們解讀出了這些暗線的信息。
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這些暗線是由不同元素吸收了連續(xù)譜的光后而留下,它們是元素的吸收線。
這一解密意味著,根據(jù)這些吸收線,我們就能辨別天體的元素組成。
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所以從這個(gè)時(shí)候開始,從星光中我們就不再只是可以知道天體的形狀大小顏色,這些簡單的信息,至此之后,我們還可以知曉它們的元素屬性。
但暗線就只有這么多的信息嗎?
在1913的時(shí)候,天文學(xué)家維斯托-斯利弗在觀測(cè)25個(gè)星系的光譜時(shí)發(fā)現(xiàn),這25個(gè)星系的元素吸收或發(fā)射線的位置發(fā)生了偏移,除過三個(gè)譜線往短波段偏移外,其它都往長波段發(fā)生了偏移,偏移的量也都不同。
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這讓他想到了之前多普勒提出的一個(gè)猜測(cè),通過辨別天體的紅移和藍(lán)移,我們可推斷天體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):紅移是天體遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng),藍(lán)移則是天體面向我們運(yùn)動(dòng)。

所以斯利弗觀測(cè)到了星系的紅移和藍(lán)移,這就意味著借助星光中的譜線,我們的確可以知道天體的運(yùn)動(dòng)情況,通過測(cè)量吸收或發(fā)射線的偏移量來計(jì)算。
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這就是如今我們所說的紅移Z 。
紅移值越大,表明天體的退行速度越大,值若是為負(fù),則是藍(lán)移,表明它是在面向我們運(yùn)動(dòng),仙女座星系便是存在藍(lán)移的一個(gè)星系。
之后天文學(xué)家哈勃又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象,距離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系,它們的退行速度就越大,它們似乎存在一個(gè)正線性的關(guān)系,這個(gè)關(guān)系我們現(xiàn)在稱為哈勃-勒梅特定律。
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而之前我們已經(jīng)知道,通過紅移我們可以計(jì)算天體的退行速。
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所以兩者結(jié)合,我們就可以通過測(cè)量紅移計(jì)算天體的距離了。
即便它距離我們很遠(yuǎn)很遠(yuǎn),只要得到了它的光譜。
比如這個(gè)目前最遠(yuǎn)的星系,韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了它的發(fā)射光譜,在發(fā)射光譜中我們識(shí)別到了,一些元素的發(fā)射線。
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根據(jù)發(fā)射線的波長與實(shí)驗(yàn)室靜止波長的對(duì)比,我們就能計(jì)算出它的紅移Z=14.44,這是目前我們得到的具有最高紅移的天體,根據(jù)這個(gè)紅移,計(jì)算可知它具有135億光年的光行距離,若是考慮宇宙膨脹的話,它的共動(dòng)距離約340億光年。
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這打破了之前GS-14-0的記錄,事實(shí)上在韋伯望遠(yuǎn)鏡升空之前,最遠(yuǎn)星系的記錄保持者是一個(gè)紅移為Z=11的星系。
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韋伯升空之后短短三四年的時(shí)間,它如今已經(jīng)跌落到無法排進(jìn)前十名。
這就是科技進(jìn)步帶來的飛躍,讓我們看的越來越遠(yuǎn),也越來越精細(xì)。
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