1 分鐘前：詹姆斯·韋伯望遠鏡宣布可觀測宇宙的盡頭是什麼！

James Webb will go where no other telescope has gone before. You know, we recognize when we look at these beautiful images that we really are looking back at our origins. 宇宙的邊緣到底是什麼? 人類的可能性很小。 我們在太空中擁有一雙強大的眼睛, 可以幫助我們看到遙遠的宇宙。 該望遠鏡剛剛宣佈了可觀測宇宙的邊緣是什麼? 宇宙有多寬? 幾個世紀以來,這個令人難以置信的廣闊而神祕的地方一直讓科學家、哲學家和好奇心着迷。 儘管整個宇宙的空間大小尚不清楚, 但可以測量可觀測宇宙的大小,其直徑約爲930億光年。 但這個數字真正意味着什麼? 光年是天文學中使用的距離單位,相當於9.46萬億公里上的約5.88萬億英里。 這意味着可觀測的宇宙約爲5468.4億英里或直徑爲8785.8億萬億公里。 這是一個令人難以置信的大數字,甚至難以理解。 但爲什麼宇宙如此之大? 這個問題的答案在於它的起源。 根據大爆炸理論,宇宙是在138億年左右創造的幾年前的一次爆炸事件導致它迅速膨脹。 此後,隨着宇宙的膨脹,在暗能量等神祕力量的驅動下,它繼續以加速的速度膨脹。 在引力形成的恆星,星系和星系的影響下,馬塔開始聚集在一起。 最終,隨着時間的推移,像我們自己的地球一樣的行星,這些結構變得更大,更復雜, 從而產生了我們今天在宇宙中看到的令人難以置信的物體和現象的多樣性。 但在所有這些膨脹和增長中,宇宙事實上大部分是空的。 如果你是將我們整個太陽系縮小到四分之一的大小,而宇宙的其餘部分以相同的比例縮小, 距離我們太陽最近的恆星仍然有兩個足球長遠,而它就在我們自己的銀河系內數十億個星系之一在可觀測宇宙中。 然而,當談論宇宙邊緣時,重要的是要理解一個概念——可觀測宇宙。 大寫的宇宙優質的是存在的一切已經存在或將在任何時間、任何地點存在, 無論我們是否意識到它,宇宙的真實大小和形狀仍然未知並且可能是無限的。 另一方面,可觀測的宇宙是指空間區域我們目前可以從地球或其天機望遠鏡和探測探測器實際觀測到的物質, 這包括可以從地球觀測到的所有物質,包括恆星、星系和其他天體。 可觀測的宇宙是一個以觀測者及其周圍爲中心的球形區域,大小是由光自宇宙誕生以來能夠傳播的距離決定的, 所以這兩個概念之間有什麼區別? 簡而言之,可觀測的宇宙只是整個宇宙的一小部分, 我們可以看到和看到的部分研究,雖然整個宇宙的真實大小仍然未知, 但我們可以測量可觀測宇宙的大小,直徑約爲930億光年, 但爲什麼我們不能清楚地看到整個宇宙? 這有幾個原因,穿越太空需要時間, 這意味着當我們觀察宇宙中遙遠的物體時,我們看到的實際上是它們過去的樣子, 而不是現在的樣子,物體離我們越遠, 它的光到達我們的時間就越長,宇宙正在膨脹, 這意味着遙遠的物體正在以加速的速度遠離我們, 因此它們的光被拉伸併發生紅移,使得探測變得更加困難, 最終這些物體將移動得如此之遠,以至於它們的光將不再能夠被探測到, 現在讓我們瞭解一下缺點,除非宇宙邊緣是一個令人着迷且複雜的話題, 幾個世紀以來一直困擾着科學家,哲學家和思想家, 關於宇宙邊緣有幾種理論,但事實是我們還沒有有一個明確的答案, 一種理論是宇宙是無限的並且沒有邊緣,該理論基於宇宙學原理, 該原理指出宇宙是各項同性的, 這意味着它在每個方向上看起來大致相同, 如果該原理成立,那麼這意味着宇宙永遠持續下去,因此沒有邊緣, 另一種理論是宇宙是有限的但也沒有邊緣, 該理論提出宇宙像球的表面一樣向後彎曲, 因此在這種情況下沒有邊緣, 如果你想在任何方向上旅行足夠遠, 你最終都會回到你開始的地方, 另一種理論是我們的宇宙只是一個更大的多元宇宙中的衆多宇宙之一, 在這種情況下可能存在其他宇宙, 除了我們自己的宇宙之外, 每個宇宙都有自己的物理定律, 這些其他宇宙可能與我們的宇宙完全分離, 或者它們可以以某種方式連接起來, 通過JWST我們有辦法回顧過去的時間和宇宙, 衛星最引人注目的發現之一就是識別宇宙網最早的古現, 跨越宇宙的巨大星系和細絲網絡, 宇宙網是數十億年來重力將物質拉在一起的結果, 它由稱爲節點或簇的密集星系和氣體區域組成, 這些結構之間稱爲細絲的物質系橋是稱爲空系的大空空間, 宇宙網是宇宙中最大尺度的結構, 它揭示了物質如何分佈以及星系如何演化宇宙網始於物質密度的微小波動, 在大爆炸後不久的早期宇宙中, 這些波動隨着時間的推移而增長, 重力放大了它們, 形成了較高和較低密度的區域, 較高密度的區域塌陷成星系和星團, 而較低密度的區域擴展成空系, 沿着這些區域之間的邊界形成細絲, 在大學的FidgetOne領導的一項研究中, 詹姆斯, 微波太空望遠鏡利用其強大的紅外視覺回溯過去, 探測到了宇宙網中一些最早的細絲, 亞利桑那州圖森市的天文學家使用詹姆斯, 微波望遠鏡觀測了大爆炸後第一個十億年內存在的25個類星體, 類星體是極其明亮的星系, 其中星擁有超大質量黑洞, 它們是研究早期宇宙的理想目標, 因爲它們可以從很遠的地方就可以看到它們, 它們可以照亮這些類星體網中的周圍環境, 發現了由十個星系組成的線狀排列, 這些星系在大爆炸後僅8.3億年就存在了, 長達300萬光年的結構由一個發光類星體錨定, 稱爲J03053150的亮度房子照亮了它的宿主星系, 其他九個星系更暗更小, 但它們沿着對角線排列, 這表明它們是細絲的一部分, 團隊相信這條細絲最終會演化成一個巨大的星系團, 就像附近宇宙中著名的匯發星團, 是迄今爲止發現的與遙遠類星體相關的最早的磁狀結構之一, 它挑戰了我們對宇宙網如何形成和演化的理解, 因爲它表明這種結構可以在很早的時候就存在, 當宇宙還年輕且混亂時, 它還提供了關於最早的黑洞毀滅如何影響其環境的線索, JWST通過識別宇宙最早的鏈, 其中的位揭示了星系和宇宙如何影響它們的環境, 爲了解早期宇宙及其奧祕打開了新的窗口, 星團是從原始波動中產生的, 以及它們如何塑造了我們現在宇宙的結構和演化, 雖然詹姆斯微波太空望遠鏡是研究宇宙化學的強大工具, 特別是複雜的碳基分子的形成, 這一點可能並不明顯, 對於生命至關重要, 它最引人注目的發現之一是首次在一顆年輕恆星周圍的行星形成盤中 檢測到一種稱爲甲基氧離子的關鍵碳分子, 如果你想知道甲基氧離子是什麼, 它是一種簡單的分子, 由一個碳原子和三個帶正電荷的氫原子, 甲基氧離子很重要, 因爲即使在較低的星際溫度下, 它也可以通過與其他小分子反應來幫助形成更復雜的碳基分子, 科學家們預測甲基氧離子是星際有機化學的基石, 但直到現在, 這是在太空中從未見過的現象, JWST首次使用奇境規格和中紅外儀器觀測到位於獵戶星雲中約1350光年遠的名爲D203506的恆星系統, 該系統由一個小型的紅矮星是一個圓形星盤, 一個由氣體和塵埃組成的盤, 行星可以在其中形成, 該系統暴露於附近熾熱的年輕大質量恆星的強烈紫外線輻射下, 這會影響盤的化學性質, 通過觀察一系列的現象證實了甲基氧離子的檢測圓盤紅外光譜中分子的關鍵發射線, 這些發射線就像指紋一樣揭示了該分子的存在和特性, 該團隊還檢測到了圓盤中的其他分子, 例如水,甲烷,氨和氰化氫, 這一發現具有重要意義, 出於幾個原因, 首先, 它驗證了JWST令人難以置信的靈敏度和分辨率, 它可以檢測來自遙遠而複雜來源的微弱信號, 其次, 它證實了甲基氧離子在星際化學中的核心作用, 並展示了它如何在不同的環境中形成, 第三, 它提供了有關以下方面的線索, 有機分子如何在行星形成盤中形成和演化, 以及它們如何受到紫外線輻射的影響, 但望遠鏡最引人注目的發現之一是, 星系通過清除其周圍的氣體並使其透明而改變了早期宇宙, 與我們今天看到的非常不同的地方, 恆星和星系之間的猜測是不透明的, 這意味着高能星光無法穿透它, 這使得觀察大爆炸後形成的年輕星系變得困難, 但在大爆炸後約11年爆炸發生了一些變化, 氣體變得完全透明, 允許光在宇宙中自由傳播, 這種戲劇性的轉變被稱爲在電離時代, 它標誌着我們宇宙歷史上的一個關鍵里程碑, 但是是什麼導致了這種轉變, 氣體是如何變得透明的這些, 這是天文學家幾十年來一直試圖回答的一些問題, 感謝詹姆斯微博望遠鏡, 通過分析JWS的新觀測結果, 他們終於找到了一些明確的證據, 由瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Simon Lilly領導的團隊發現, 星系存在於九百載大爆炸時周圍的氣體電離導致其變得透明的, 百萬年後, 他們還使用網絡來精確測量星系周圍的猜測, 確定電離氣體氣泡在接下來的一億年裏, 吞噬了微小星系周圍200萬光年半徑的空間, 多年來, 這些氣泡變得越來越大, 最終合併, 導致整個宇宙變得透明, 這一發現證明了星系負責使宇宙重新電離, 並展示了他們如何通過清除我們的集體觀點來改變早期宇宙, 這些星系中的恆星發出了足夠的光熱量並電離他們周圍的氣體, 產生巨大的透明氣泡, JWS-T還揭示了這些早期星系的一些令人驚訝的細節, 他們比附近宇宙中的星系更加混亂和複雜, 顯示出活躍恆星形成和超新星爆炸的跡象, 他們也有不同的形狀和結構超出預期, 包括系常的特徵和團塊, 這些發現挑戰了我們對銀河系如何形成和演化的理解, 並展示了JWS-T如何揭示早期宇宙的新方面, 通過研究這些古老的星系, 天文學家可以更多地瞭解它們的質量, 年齡歷史和成分以及它們如何影響環境, 然後是JWS-T先進的深外銀河調查獲預時, 這是一個雄心勃勃的紅外成像和光譜計劃, 在兩個首屈一指的外銀河深場好南和好北地區, 旨在研究銀河系從高虹一到宇宙正午的演化, 詹姆斯-微薄望遠鏡是微薄科學第一年最大的項目之一, 使用了JIM-TEM和JIM規格儀器團隊約770小時的第一週期保證時間, JWS已經完成了幾項非凡的壯舉, 例如發現了數百個宇宙年齡不到6億年時就存在的星系, 這些星系是迄今爲止觀測到的最早,最遙遠的星系之一, 它們提供了有關第一批恆星和星系如何形成的線索, 但傑勒斯是如何發現這些古老星系的, 關鍵是JWS-T的敏感性和紅外線是電磁波譜的一部分, 其波長比可見光更長,並且人也不可見, 紅外線對於研究早期宇宙很重要, 因爲宇宙的膨脹導致光的波長增加,傳播很遠的距離, 這意味着來自非常遠的物體的光會移動到更長的波長或紅移, 使它們看起來比實際更紅,物體距離越遠, 它的光就會變得越紅移, 詹姆斯微薄望遠鏡只在觀察紅外光, 這使得他能夠看到對於其他望遠鏡來說太微弱或太紅移的物體, 網絡還可以解析這些物體中的小細節, 通過使用近距相機揭示它們的形狀和結構近規格陰影, 能夠檢測到數百個在宇宙小於這些星系有6億年的歷史, 具有非常高的紅移, 範圍從7到12, 這意味着它們的光已經傳播了超過130億年纔到達我們, 所以這些古老的星系看起來怎麼樣? 它們與我們今天看到的星系有很大不同, 它們更小, 更暗, 質量僅爲太陽的幾百萬到幾十億倍, 它們也非常年輕和活躍, 內部形成許多熾熱的大質量恆星, 這些恆星發出紫外線, 電離它們周圍的氣體產生巨大的恆星, 透明氣體的氣泡, 這些氣泡如前面所討論的最終會合並, 並在一個稱爲在電離的過程中使整個宇宙變得透明, 但爲什麼這些古老的星系如此重要? 它們之所以重要, 是因爲它們告訴我們第一批恆星和星系是如何形成的, 以及它們如何影響它們的環境, 它們還告訴我們宇宙是如何從黑暗和不透明的狀態演化到明亮和透明的狀態, 通過研究這些古老的星系, 玉石可以回答一些關於宇宙起源和演化的基本問題, 例如如何第一批恆星和星系是如何形成的, 它們是如何使宇宙重新電離的, 它們是如何隨着時間的推移而生長和變化的, 它們是如何塑造宇宙的結構和歷史的, 除此之外, 玉石還揭示了一些早期星系的複雜結構和形狀, 這些星系比附近宇宙中的星系更加混亂和多樣化, 顯示出活躍恆星形成的跡象, 超星星爆炸, 合併和團塊, 傑德斯還測量了更近的星系的大小, 這些星系比早期的星系更加成熟和進化, 它們顯示瞭如何星系隨着時間的推移而成長和變化, Jayce還通過與Miri的協調平行擴展了Redwood, Miri提供了有關星系中的塵埃和氣體及其恆星種群和環境的補充信息, Shades爲了瞭解早期宇宙及其演化打開了新的窗口, 通過使用前所未有的紅外靈敏度和分辨率, 它揭示了以前隱藏在視野之外的星系形成和演化的新方面, Jayce還爲世界各地天文學家的未來研究提供了豐富的遺產數據集, 因爲我們不斷探索和了解更多信息, 關於這個我們稱之爲家的神奇地方, 我們只能想象現在還有什麼驚人的發現等待着我們, 網絡認可星系形成和聚集的方式之一, 是通過觀察存在的七個星系的原始星團, 而宇宙只有650這個已有數百萬年曆史的原星系團, 是迄今爲止被證實的最早, 距離最遠的星系團之一, 它提供了有關早期宇宙中星系如何聚集在一起的線索, 詹姆斯微博望遠鏡使用其近距規格來測量這七個星系的速度, 並證實它們是結合在一起的, 在原星系團中, 這些星系在暗物質光環內以每小時超過200萬英里的極高速度移動, 暗物質是一種看不見的物質形式, 構成了宇宙中的大部分混亂, 它充當了將星系粘合在一起的隱蔽膠, 詹姆斯微博望遠鏡還使用奇光譜數據來建模和繪製原星團的未來發展, 一直到現代宇宙中的我們這個時代, 預測是原星團的大小和質量將會增長, 最終重新組裝匯發星團是現代宇宙的怪物, 匯發星團是已知最大最密集的星系團之一, 擁有數千個成員, 這一發現證明, 星系在宇宙歷史的早期就形成並聚集在星團中, 並且這些星系團星團經過數十億年的演變, 成爲我們今天看到的巨大結構, 它還展示了網絡如何利用其在紅外中的靈敏度和分辨率來探測和研究微弱而遙遠的星系, 這些星系是其他望遠鏡無法到達的, 網絡認可的另一種方式, 星系的形成和聚集是通過觀察它們在不同距離的形狀和結構, 以及對於宇宙歷史不同時期的紅移來進行的, 通過回顧過去詹姆斯微薄望遠鏡可以追蹤星系從嬰兒期到成熟期的演化過程, 並與那些星系進行比較, 例如詹姆斯微薄望遠鏡揭示了附近宇宙中一些早期星系的複雜結構和形狀, 這些星系在宇宙年齡不到六億年時就已存在, 這些星系比附近宇宙中的星系更加混亂和多樣化, 顯示出活躍恆星形成的跡象,超新星爆炸, 合併和團塊這些特徵表明這些星系正在經歷由重力氣體流入反饋和相互作用驅動的快速增長和轉變, 詹姆斯微薄望遠鏡還揭示了一些更規則的形狀和結構在一些更接近的星系中存在, 這些星系是在宇宙大約十億歲的時候存在的, 比早期的星系更加成熟和進化, 它們展示了星系如何隨着時間的推移而生長和變化, 它們更大更亮具有不同類型形狀顏色和成分, 其中一些是原星團的一部分, 原星團是星系群最終將形成巨大的星團, JWST還揭示了一些在宇宙大約二十億年前就存在的更近的星系中更加多樣化的形狀和結構, 這些星系更接近附近宇宙中的星系, 但它們仍然表現出一些差異, 它們的數量更多密度更大, 這表明星系的形成在這個紀元非常有效, 它們也更加塵埃和富含氣體, 表明恆星形成仍然非常活躍, 這一發現證明星系在宇宙歷史的不同紀元形成並組裝成不同的形狀和結構, 並且形狀和結構反映了它們的屬性和過程, 它還展示了詹姆斯微博望遠鏡如何利用其成像能力來解析小細節和遙遠的星系, 揭示它們的形態和複雜性, 詹姆斯微博望遠鏡揭示的宇宙中前所未見的部分之一是潘多拉星球, 潘多拉星團也稱爲Abell 2744, 據地球約35億光年是宇宙中最複雜最劇烈的區域之一, 星系之間相互碰撞和相互作用, 產生衝擊波, 引力透鏡效應和極端溫度, 之前曾被哈伯和錢德拉等其他望遠鏡研究過, 但詹姆斯微博望遠鏡揭示了這一宇宙奇觀的新方面, 這些方面以前被隱藏在視野之外, 詹姆斯微博望遠鏡在潘多拉星團中發現的新細節之一是數百個遙遠的透鏡星系, 它們看起來像微弱的藝術品圖像中的線條, 這些星系比潘多拉星團遠得多, 但它們的光被星團的巨大引力放大和扭曲就像一個巨大的放大鏡, 詹姆斯微博望遠鏡紅外的靈敏度和分辨率使其能夠探測到這些微弱的紅一星系, 其中一些是在宇宙不到11年的時候看到的, 詹姆斯微博望遠鏡亦在潘多拉星團中發現的另一個新細節, 星團中氣體和塵埃的分佈和成分氣體和塵埃通過碰撞被加熱並電離成相互作用, 然而星系產生的熱等離子體會發射X速率, 詹姆斯微博望遠鏡的瑪麗能夠在紅外波長下觀察到這種等離子體, 揭示其溫度密度和金屬丰度, 詹姆斯微博望遠鏡還觀察到了星團中的冷塵埃, 這與其恆星形成和星系演化有關, 詹姆斯微博望遠鏡在潘多拉星團中發現的第三個新細節是, 星團中星系的多樣性和複雜性, 潘多拉星團中的星系範圍從巨型橢圓星系到矮星系或常規星系, 它們表現出不同的活動跡象, 例如恆星形成,超星星爆炸,黑洞, 埃克爾國際和合並詹姆斯微博望遠鏡的淨突輪和淨規格能夠詳細觀察這些星系, 揭示它們的形狀、顏色、大小、質量、年齡、歷史和組成。