「新视野号」发现 宇宙比预估的要亮
哈伯望远镜镜所拍到的深远太空,都是几千万光年外的遥远星系,但是黑暗的部分仍比明亮的部分多,这是为什么呢?称为「黑夜悖论」。(图/NASA)
无云又无月的夜晚,我们就能看到幽黑的夜空,那么夜空到底有多黑?这听起来简单的问题,却连天文学家也并不知道。所幸NASA的冥王星探测船已经离太阳相当遥远,能够有效的探测宇宙的背景色,这才发现宇宙没有想像的那么黑暗。
宇宙今日(Universe Today)报导,「宇宙为什么是黑暗的?」这是著名的「奥伯斯悖论」(Olbers' Paradox),由德国天文学家海因里希‧奥伯斯(Heinrich Olbers)于1823年提出,他提了一个大哉问「如果夜空里有无数的满天星斗,那么理论上夜空应该被遥远的星光给填满才对」,因此叫「黑夜悖论」。
关于这个问题的答案,要一直到20世纪初期,哈伯发现宇宙正在膨胀才能回答,原来宇宙持续在扩张着,因此最遥远的星光,永远都到不了地球,于是宇宙是黑暗的。
科学家将宇宙的黑暗程度设计成「宇宙光学背景」这个专有名词,它是宇宙中所有恒星、星系发出的综合光度总合。像它的表亲「宇宙微波背景」一样,都是重要的宇宙学数值,因为它将能告诉我们有关宇宙的内容。
美国马里兰州巴尔的摩市-太空望远镜科学研究所的天文学家,马克·波斯特曼(Marc Postman)说:「宇宙的黑暗程度,将能回答我们现在的宇宙里,有多少个星系?以及还剩下多少星际物质?」
不幸的是,测量宇宙光学背景,并不像拍摄太空照片那样简单,由于地球上都有光污染(光害愈来愈严重),在地球上的望远镜要拍摄太空有多黑是不现实的。但我们也无法委托哈伯太空望远镜,因为那架望远镜太靠近地球,同样会被地球的散射光所影响。事实上,整个太阳系中还有大量的微小冰粒,会反射太阳的光,我们在地球上看看到一种称为「黄道光」的现象,就是太阳系里小冰粒反射太阳的光造成的。
但是,几年前完成冥王星探测任务,又在2019年飞掠柯伊伯带天体「天边」(Arrokoth)旧称「终极远境」(Ultima Thule),它仍然运作良好,而且距离太阳足够远,因此无需考虑太阳光与黄道光的影响,由它来测量宇宙的背景光最为合适。
为了获得这个数字,研究小组首先减去了一些已知的背景光,例如我们银河系里的光,与一些星际物质的反射光。但是即使减去这些,仍然发现宇宙有一些剩余的光。
天文学家还不确定什么原因导致背景光过剩。最可能的原因是银河系附近比想像的还丰富,有一些尚未被发现的矮星系,他们的恒星散布在遥远的银河系郊区。
这似乎显示我们的宇宙还充满活力,有很多发光的恒星与星系,只是我们在地球上没看到而已。即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,)在工作之后,将能再提供我们线索,来回答这一问题。