宇宙的尽头在哪？韦伯发现迄今为止最远星系，距离地球135亿光年

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来源：宇宙观察

作者：杨钦兆

上世纪五十年代，科学家开始利用真正专业的天文观测设备探索深空，经过了七十多年的发展后，人类对宇宙深度的认知已经比当时上升了几个台阶，在宇宙中能够探测的范围也在不断扩大。

理论上来说，宇宙最大的可观测半径大约在465亿光年左右，不过因为技术原因，我们远无法观测到那里的景象，那么目前人类能够观测到的最远距离到了哪？

近日，一个国际天文研究团队利用美国宇航局的詹姆斯.韦布空间望远镜，观测到了目前已知距离地球最遥远的星系，它在宇宙大爆炸后的3.25亿年后形成，发出的光经过135亿年的奔波后才到达我们附近的空间。

按照宇宙演化的进程来看，它几乎是在宇宙的黎明时刻就诞生了。

我们的宇宙由一个奇点演化而来，当下宇宙的所有物质都曾包含在那个密度无限大，而体积又无限小的点中，在它爆炸的瞬间产生了时间和空间，最初的宇宙像一锅沸腾的粥，粒子在高温中做快速运动又互相融合。

直到发生大爆炸后的30万年，才开始逐渐形成中性原子，并在引力的作用下聚成密度较高的气体云块。

这时的宇宙还是略微混沌的，而我们此次观察到的星系则正是在这样的黑暗中孕育，并同其他星系一起发出了第一缕光线，属于宇宙中的原始星系，这些星系中的恒星和现在有很大不同，那时的恒星质量和体积更大，释放的能量也更强。

因此组成的星系也往往会更加明亮，这也使得在上百亿光年的距离下，我们仍能观测到它。

但测量它们的具体距离并不容易，这类星系往往距离地球十分遥远，常规的测距方法对它们并不适用，在大尺度的范围下，科学家会采用红移的度量方法来估计距离，红移堪称宇宙间的量天尺，要理解红移，还要从多普勒效应说起。

声波的多普勒效应在我们日常中就可以注意到，比如当救护车靠近我们时，鸣笛的声音听起来会更加尖锐。而它远离时，声音又会逐渐变得低沉，1942年，奥地利物理学家斯琴.多普勒.约翰注意到了这个现象，并发现它和声波的长短有关。当声源靠近时，波长和频率都会受到压缩，波长变短且频率变高，反之就会波长拉长，频率变低，导致声音出现变化。

后来人们发现，不止是声波存在多普勒效应，电磁波也一样。电磁波的多普勒效应表现在光谱的红移和蓝移，我们能够看到的可见光实际上是复合光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成。

比如当我们把太阳光通过三棱镜折射时，就能看到光的色散，在整个光谱中，红光的波长最长，紫光最短，同声波的多普勒效应一样，当光源快速向观测者移动时，光的波长和频率也会发生变化，靠近时光波变短频率提高，整体向蓝色端移动，反之则光波变长频率下降，光谱向红色端移动。

1929年，美国物理学家埃德温.哈勃在经过长期的观测研究后发现，那些距离地球很远的星系几乎都有红移现象，并且越远的星系红移越明显，这说明那些星系都在远离地球，且遥远的星系远离速度更快。

星系的远离速度和红移值具有线性关系，因此只要测量出红移值就可以得出远方天体的退行速度，再通过哈勃定律就能得出我们与星系之间的距离。

红移值越大，代表星系的退行速度越快，它们和地球的距离也就越远。研究人员本次关注的四个具有高红移值的星系中，有两个由哈勃望远镜发现，它们的红移值分别为10.38和11.58.这样的红移值虽然很大，但还不算最大的。

韦布望远镜则发现了红移值为12.63和13.20的星系，正是后者和地球的距离达到了135亿光年，相当于宇宙诞生约3.3亿年后发出的光。

此次研究属于韦伯空间望远镜高级系外巡天项目的一部分，这项观测的有效时长达到了28个小时，覆盖了250个遥远深空中的微弱星系，该团队将在2023年开展下一组观测，找到更多遥远的星系。

找到它们的意义不仅在于突破人类深空探索的极限，更重要的还在于揭开宇宙起源的奥秘。

这些古老的星系能够带来宇宙形成初期时的重要信息，通过研究它们，科学家可以进一步了解宇宙年轻时的样子，并验证我们现有的一些理论。

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