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跨越光年:从太阳系边缘到宇宙诞生初期,追寻最遥远星球的踪迹

   时间:2025-11-20 02:09:50 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在浩瀚宇宙中,“最遥远星球”的探索始终是人类天文学的核心命题。这一命题的答案随技术进步不断更新,从太阳系边缘到银河系深处,再到宇宙诞生初期的星系,人类对宇宙边界的认知持续被刷新。当前观测记录显示,距离地球最远的已知恒星是诞生于宇宙大爆炸后9亿年的“Earendel”,其光线穿越130亿年抵达地球;而最远星系“JADES-GS-z13-0”的红移值达13.2,对应距离约136亿光年,其内部恒星系统成为人类目前能探测到的最遥远“星球群”。

探测遥远天体的技术演进是突破距离极限的关键。17世纪初,伽利略用望远镜首次观测到木星卫星,开启天文观测新时代;20世纪中叶,射电望远镜捕捉到宇宙无线电波,突破光学观测局限;1990年哈勃空间望远镜升空,其观测精度使“最远恒星”记录从数百万光年跃升至数十亿光年。2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)凭借6.5米主镜和红外探测能力,成为当前探测最遥远天体的核心工具。其发现的Earendel恒星因前方星系引力透镜效应被放大,才得以被捕捉到微弱信号;而JADES-GS-z13-0星系的光谱分析显示,其内部恒星形成速度远超现代星系,为研究宇宙早期演化提供关键数据。

系外行星的探测同样经历技术革命。1995年“飞马座51b”的确认证明行星系统在宇宙中普遍存在,此后“径向速度法”“凌日法”等手段相继应用。JWST采用的“微引力透镜法”无需行星与恒星对齐,可探测更小质量、更远距离的行星。目前确认的最远系外行星“SWEEPS-11”位于银河系中心方向,距离地球约2.7万光年,其公转周期仅10小时,表面温度超1000℃,属于“热木星”类型。尽管更遥远系外行星信号因反射光微弱难以确认,但天文学家已通过引力透镜效应在130亿光年外星系中发现疑似行星信号,待未来技术验证。

太阳系边缘的探测则聚焦于柯伊伯带与奥尔特云。冥王星作为柯伊伯带典型矮行星,距离地球最近时约42天文单位(1天文单位为地球到太阳距离,约1.5亿千米),最远时达75天文单位。2018年发现的“Farfarout”小行星距离太阳约132天文单位,公转周期约1000年,其轨道受银河系引力影响更甚于太阳。奥尔特云作为彗星发源地,边界可能延伸至1光年外,但现有探测器需数万年才能抵达,人类目前仅能通过光谱分析间接研究这些“太阳系化石”的化学成分,追溯行星形成初期的低温环境信息。

恒星距离测量方法随技术发展不断优化。100光年以内采用“三角视差法”,以地球公转轨道直径为基线计算距离;更远恒星则依赖“造父变星”与超新星作为“标准烛光”。造父变星亮度周期性变化与绝对亮度存在固定关系,超新星爆发亮度可达星系级别,2016年发现的“SN UDS10Wil”超新星宿主星系中的恒星,曾是已知最远恒星记录保持者。JWST发现的Earendel恒星不仅刷新距离纪录,其光谱中检测到的微量重元素,更直接证明宇宙早期重元素源于超新星爆发,为元素起源研究提供实证。

星系观测的价值在于揭示宇宙演化规律。红移现象是测量星系距离的核心依据——红移值越高,距离越远。JADES-GS-z13-0星系诞生于宇宙大爆炸后2亿年,其快速恒星形成现象与现代星系差异显著。通过分析遥远星系光谱,天文学家可推算宇宙膨胀率,验证暗能量性质。JWST观测发现部分遥远星系亮度超预期,可能因内部存在大量大质量恒星或超级黑洞,这些发现正挑战现有恒星形成理论,推动天文学前沿研究。

未来技术突破将进一步拓展观测边界。NASA计划2030年后发射的“罗曼空间望远镜”视场是哈勃的100倍,可快速巡天发现更多遥远天体;欧洲“欧几里得望远镜”将通过观测星系分布研究暗能量;地面39米直径的“超大望远镜”(ELT)采用自适应光学技术,观测精度接近空间望远镜,或能直接分辨遥远星系中的单个恒星表面特征。引力波天文学通过捕捉天体碰撞释放的引力波信号,为探测遥远天体提供新途径,2017年人类首次同时观测到双中子星合并的引力波与光学信号,开启“多信使天文学”时代。

宇宙可观测范围受光速与膨胀速度限制,其半径约465亿光年,边界由宇宙微波背景辐射(CMB)定义。CMB是宇宙大爆炸后38万年光子自由传播形成的古老光,记录了宇宙诞生初期的状态。可观测宇宙内包含约2万亿个星系,每个星系含数十亿至数千亿颗星球。这些星球中,最远的那些其光线跨越130多亿年抵达地球,呈现的是它们“童年”的影像,堪称宇宙的“时间胶囊”。而可观测宇宙之外,根据宇宙学原理,可能存在无限星系与星球,尽管无法直接观测,但“多重宇宙”猜想持续激发人类对宇宙本质的思考。

 
 
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