這是韋伯望遠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,那些可以容納數千億顆恒星的星系,這時竟如同一粒一粒的沙粒那般,密集而又渺小。
想一想,我們歷經數十代人的智慧,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。
所以觀測深空場,有時真的會讓人深陷其中,迷失自我。
但這也正是深空場魅力的所在,它讓我們看到了宇宙的浩瀚,同時也像一座寶庫,這里的每一縷星光都隱藏著我們未知的秘密,等待著我們去發掘。
2025年5月,天文學家公布了一項新的發現,就是在這張深空場中,他們觀測到了一個距離我們約135億光年(光行距)的一個星系(MOM-Z14),這打破了之前最遠星系記錄(JADES-GS-Z14-0)。
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這是天文學家借助韋伯望遠鏡觀測它的光譜所得到的結果。
所以,一個微弱的斑點,我們是怎么知道它來自那么遙遠的距離?
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,天文學家是如何利用光譜來解讀星辰的。
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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。
但天文學家相信,星光應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,他發現太陽光在經過棱鏡之后會被發散成不同顏色的光,這讓我們知道星光會被分解。
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到了1802年,沃拉斯頓又再次發現,被分解的星光之間存在明暗相間的條紋。
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不過那個時候他并沒有在意,之后是夫瑯禾費仔細研究了這些暗線,并提出了他的猜測:暗線是星光本身所自有的屬性,而不是儀器對星光的影響。
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因為那個時候人們都認為,暗線是儀器的影響,光怎么可能會存在暗線!
夫朗禾費是在不斷改良儀器一次次驗證后,消除了儀器對光影響的猜測,把暗線和光本身聯系到了一起。
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這一發現為我們指明了道路,這些暗線就是我們解密星光的突破點。
1859年的時候謎題終于解開,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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所以從這個時候開始,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的時候,天文學家維斯托-斯利弗在觀測25個星系的光譜時發現,這25個星系的元素吸收或發射線的位置發生了偏移,除過三個譜線往短波段偏移外,其它都往長波段發生了偏移,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猜測,通過辨別天體的紅移和藍移,我們可推斷天體的運動狀態:紅移是天體遠離我們運動,藍移則是天體面向我們運動。

所以斯利弗觀測到了星系的紅移和藍移,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動情況,通過測量吸收或發射線的偏移量來計算。
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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,則是藍移,表明它是在面向我們運動,仙女座星系便是存在藍移的一個星系。
之后天文學家哈勃又發現了一個現象,距離我們越遠的星系,它們的退行速度就越大,它們似乎存在一個正線性的關系,這個關系我們現在稱為哈勃-勒梅特定律。
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而之前我們已經知道,通過紅移我們可以計算天體的退行速。
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所以兩者結合,我們就可以通過測量紅移計算天體的距離了。
即便它距離我們很遠很遠,只要得到了它的光譜。
比如這個目前最遠的星系,韋伯望遠鏡觀測到了它的發射光譜,在發射光譜中我們識別到了,一些元素的發射線。
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根據發射線的波長與實驗室靜止波長的對比,我們就能計算出它的紅移Z=14.44,這是目前我們得到的具有最高紅移的天體,根據這個紅移,計算可知它具有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,事實上在韋伯望遠鏡升空之前,最遠星系的記錄保持者是一個紅移為Z=11的星系。
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韋伯升空之后短短三四年的時間,它如今已經跌落到無法排進前十名。
這就是科技進步帶來的飛躍,讓我們看的越來越遠,也越來越精細。
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