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超星系,对于银河系以外的宇宙空间,人类是通过什么手段进行探测的?


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包括史隆长城以及超星系群组,是如何知道这些的?

Credit: NASA

除了太阳系内的一些天体可以通过发射无人探测器或者直接派人(目前只有月球)去探测之外,不要说银河系以外的宇宙空间,就连太阳系外的银河系空间,人类都只能主要借助天文望远镜进行探测。

宇宙中的不同天体会辐射出不同波段的电磁波,有波长很短的伽马射线,有我们眼睛能够看到的可见光,也有波长很长的无线电波。这些电磁波的载体都是以光速传播的光子,为了探测到这些波长不同的光子,就需要借助不同的天文望远镜。

例如,大质量恒星死亡后发生超新星爆炸,它们会向外释放出超强的可见光和伽马射线暴,这就需要光学望远镜(比如哈勃太空望远镜)和伽马射线望远镜(比如费米伽马射线太空望远镜)。星系中心的活跃超大质量黑洞在吞噬物质的过程中,会向外释放出超强的无线电波和X射线,这就需要射电望远镜(比如平方公里阵列射电望远镜以及我国的500米口径球面射电望远镜)和X射线望远镜(比如钱德拉X射线天文台)。为了探测已经衰变为微波的宇宙最早的光子,即宇宙微波背景辐射,这也需要一些专门的射电望远镜,比如普朗克卫星和威尔金森微波各向异性探测器。而题主所说的史隆长城,则是斯隆数字巡天在红外波段观测到的。

Credit: LIGO

此外,还有一些宇宙现象不会产生电磁波,而是产生引力波,比如两个黑洞发生合并。为了探测遥远地方传来的微弱引力波,需要十分灵敏的激光干涉引力波天文台和激光干涉空间天线这样的设备才行。

除此之外,探测来自宇宙中的中微子还需专门的中微子探测器,比如位于南极的冰立方中微子天文台以及我国的大亚湾中微子实验室。

当然是望远镜喽,大多数太空望远镜都是光学望远镜,为什么要放在太空中?因为没有大气层的干扰,光学望远镜可以最大限度的收集来自遥远深空恒星发出的光线,科学家通过分析比对,可以知道这些光线代表的种种故事。

当今世界著名的太空望远镜有:哈勃空间望远镜、康普顿空间望远镜、钱德拉X射线太空望远镜、地外行星搜寻者等等。

可以说,当代对天文学的研究,如果没了望远镜,那么将寸步难行。

2016年3月4日,哈勃空间望远镜在遥远的大熊星座方向,在更远的深空成功捕捉到了GN-z11星系发出的微微光芒,GN-z11星系距离地球约为134亿光年,GN-z11星系是一个异常明亮的婴儿星系,科学家观测到的它的光线,大约是宇宙诞生4亿年后它所发出的古老光线,穿越无垠太空,终于被哈勃捕捉到了,同时也刷新了人类观测宇宙的记录。

随着科技的发展,望远镜也将越来越先进,在现在或是不远的将来,科学家将借助望远镜不断探寻着宇宙的奥秘,追溯宇宙的本源,寻找另一个人类家园,搜寻地外文明,为人类正式迈入星际时代打下坚实的基础。

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