「新視野號」發現 宇宙比預估的要亮

哈伯望遠鏡鏡所拍到的深遠太空,都是幾千萬光年外的遙遠星系,但是黑暗的部分仍比明亮的部分多,這是為什麼呢?稱為「黑夜悖論」。(圖/NASA)

無雲又無月的夜晚,我們就能看到幽黑的夜空,那麼夜空到底有多黑?這聽起來簡單的問題,卻連天文學家也並不知道。所幸NASA的冥王星探測船已經離太陽相當遙遠,能夠有效的探測宇宙的背景色,這才發現宇宙沒有想像的那麼黑暗。

宇宙今日(Universe Today)報導,「宇宙為什麼是黑暗的?」這是著名的「奧伯斯悖論」(Olbers’ Paradox),由德國天文學家海因里希‧奧伯斯(Heinrich Olbers)於1823年提出,他提了一個大哉問「如果夜空裡有無數的滿天星斗,那麼理論上夜空應該被遙遠的星光給填滿才對」,因此叫「黑夜悖論」。

關於這個問題的答案,要一直到20世紀初期,哈伯發現宇宙正在膨脹才能回答,原來宇宙持續在擴張著,因此最遙遠的星光,永遠都到不了地球,於是宇宙是黑暗的。

科學家將宇宙的黑暗程度設計成「宇宙光學背景」這個專有名詞,它是宇宙中所有恆星、星系發出的綜合光度總合。像它的表親「宇宙微波背景」一樣,都是重要的宇宙學數值,因為它將能告訴我們有關宇宙的內容。

美國馬里蘭州巴爾的摩市-太空望遠鏡科學研究所的天文學家,馬克·波斯特曼(Marc Postman)說:「宇宙的黑暗程度,將能回答我們現在的宇宙裡,有多少個星系?以及還剩下多少星際物質?」

不幸的是,測量宇宙光學背景,並不像拍攝太空照片那樣簡單,由於地球上都有光污染(光害愈來愈嚴重),在地球上的望遠鏡要拍攝太空有多黑是不現實的。但我們也無法委託哈伯太空望遠鏡,因為那架望遠鏡太靠近地球,同樣會被地球的散射光所影響。事實上,整個太陽系中還有大量的微小冰粒,會反射太陽的光,我們在地球上看看到一種稱為「黃道光」的現象,就是太陽系裡小冰粒反射太陽的光造成的。

但是,幾年前完成冥王星探測任務,又在2019年飛掠柯伊伯帶天體「天邊」(Arrokoth)舊稱「終極遠境」(Ultima Thule),它仍然運作良好,而且距離太陽足夠遠,因此無需考慮太陽光與黃道光的影響,由它來測量宇宙的背景光最為合適。

結果發現,宇宙比想像的要亮一些,是預期亮度的兩倍。

為了獲得這個數字,研究小組首先減去了一些已知的背景光,例如我們銀河系裡的光,與一些星際物質的反射光。但是即使減去這些,仍然發現宇宙有一些剩餘的光。

天文學家還不確定什麼原因導致背景光過剩。最可能的原因是銀河系附近比想像的還豐富,有一些尚未被發現的矮星系,他們的恆星散佈在遙遠的銀河系郊區。

這似乎顯示我們的宇宙還充滿活力,有很多發光的恆星與星系,只是我們在地球上沒看到而已。即將發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,)在工作之後,將能再提供我們線索,來回答這一問題。

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