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發現一個新的星系到底有什麼意義?

2018年12月20日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 5 ℃ 次

【程誠的回答(4票)】:

只回答「發現一個新的星系到底有什麼意義?」和補充說明部分的「類似這樣的發現對天文學」「的影響」

發現一個星系有什麼意義呢,這就要看是什麼樣的星系了:

首先星系計數是個很傳統很淳樸的話題,比如肉眼能看到的星有多少個,說的科學一點是亮於六等的星有多少個,近代的問法是單位天區面積單位星等範圍內的多亮的星(系)有多少個,比如這個圖

astro.dur.ac.uk/~nm/pub

不同的點是不同天區的星系個數密度,橫坐標是地球上看到的星等

如果宇宙各項同性那麼這個計數在誤差範圍內就應該差不多是吧,於是你看真的差不多,但是畢竟還是有點漲落,於是也有人用這個研究宇宙學

從這種圖上看,如果星系個數不是很多,就很難定誤差,比如某個亮度範圍的星系在10個平方度裡看到1萬個,那麼平均一個平方度有1000個左右,錯不到哪裡去,但是如果10個平方度下只找到1個,那麼再看十個平方度是不是也恰好有1個呢,還是再多看一個平方度就能看到一個這麼亮的星系了呢,這就搞得就很難估計這個計數的誤差,這就限制了多看到一個星系的統計意義

另一方面,上圖所示,比如K波段18等的星系,已經看到了很多了,各種形狀,各種紅移都有,那麼再看到一個18等的星系,要想比較有意義,就必須很特別,比如特別高紅移,比如特別有恆星形成率,恆星質量一般黑洞質量超大,或者比較重金屬都可以,總之是要有點特別的地方,才能顯得這個新發現的星系比較有趣,否則就不顯得很新鮮,就只能驗證一些已經知道的東西了

這其中最流行的有趣方法是這個星系有很高的紅移,高紅移星系,比如這些紅移7啊8啊的星系到現在也沒看到幾個 en.wikipedia.org/wiki/L 就使得多發現1個都顯得增加了很多,這種星系有趣的地方很多,簡單的說是我們不是很見過這種星系,也不是很清楚他們是什麼樣的,所以很想知道一下這些老星系是什麼樣的,另一方面有許多理論上給出很多幻覺,以為他們可能是什麼樣的,等待觀測的驗證,發現古老的星系,即使就1個,在我看來很有意義的地方在於沒見過,沒怎麼見過,需要點數據積累

順便說一下上面這種星系個數圖很久很久以前是有點想用來研究宇宙學的,由於這種圖是從遠到近所有星系的個數,累積已知的不同紅移的星系光度函數就可以重現這種星系個數的趨勢,如果光度函數能給的比較準,k改正能做的比較好,就能把不同紅移的光度函數加起來成為我們看到的星系星等計數

Metcalfe 2001Metcalfe 2001

後來發現參數略多,還是算了

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說起來最近又發現了一個特別高紅移的星系,文章我就不找了,wiki上也有吧,這種發現高紅移星系工作的流程是先用多波段測光得到的SED體會一下星系的紅移,再用光譜認證一下,比如如果一個星系在中紅外還能看到,而近紅外即使曝光很久也看不到,那就很可能是個高紅移的星系:

或者:

比如上圖所示,在H波段能看到個源,並且z波段要沒有看到源,這裡的沒有看到是要求有一定的曝光深度下仍然沒有源而不是說卡嚓拍了個z波段的照片說沒有源

上面倆圖來自最近的一個文章叫做 Exploring the Dawn of Galaxies arxiv.org/abs/1510.0151

這種工作最近特別多和火熱,一方面是因為包括HST在內很多望遠鏡正在對一些特定的區域積累曝光時間,已經可以說 某個波段是經歷了很久的曝光後仍然沒有探測到 這種話了,比如這個 arxiv.org/abs/1506.0103 文章的這個圖:

上半部分是個HST的幾個濾光片波段,都是近紅外的,下半圖是深度,數值越大說明積累的曝光時間越多,從圖上的數值來看,HST的圖像已經能看到很暗的東西了,之後就看到了很多測光紅移從八到十的星系,這些都是需要拍光譜的理由,之後才會拍光譜,運氣不好的話這些星系光譜質量不足以說明紅移或者紅移不是很高,運氣好的話就能說是個大新聞,說又看到了個星系,紅移可高了,甚至會說這是最遠的星系什麼的上半部分是個HST的幾個濾光片波段,都是近紅外的,下半圖是深度,數值越大說明積累的曝光時間越多,從圖上的數值來看,HST的圖像已經能看到很暗的東西了,之後就看到了很多測光紅移從八到十的星系,這些都是需要拍光譜的理由,之後才會拍光譜,運氣不好的話這些星系光譜質量不足以說明紅移或者紅移不是很高,運氣好的話就能說是個大新聞,說又看到了個星系,紅移可高了,甚至會說這是最遠的星系什麼的

最後好奇一下知乎的相關問題應不應該分開?

【白慧強的回答(0票)】:

人類的存在就是為了揭開宇宙的奧秘

【風塵亂舞的回答(0票)】:

可以讓我們知道自己所在的星球是怎麼來的。

當然對日常生活並無意義,只是人類追本溯源的渴望。

【羅瀟的回答(0票)】:

天文學作為人類最原始的學科之一,一直帶領人類走向最前沿的方向,不單止是技術上,更是文化精神上,人類原始的求知慾望在這方面發展的淋漓盡致,從茹毛飲血到太空時代,天文學總是引領人類走出時代和環境的局限,讓人類一次又一次突破自我,堪稱所有學科宗教的教皇,你身上每一樣高科技產品都有天文學發展的成果在裡面,沒有天文學人類還在封建時代不可自拔;發現一個古老的行星系對於天文學來說意義重大,因為可以幫助瞭解宇宙誕生的秘密,瞭解宇宙誕生的秘密可以幫助天文學家更瞭解宇宙,從而推動航天事業的發展造福人類,航天事業是高端產業,可以拉動整個工業體系,誕生無數高精尖技術推動經濟,養活地球上每一個人奔向更美好的生活

【蘇海濤的回答(0票)】:

說實話,對普通人,對普通人的生活,一點意義也沒。科學的發展來源於人類對未知領事物的不斷探索。發現一個新的星系,可能會讓科學家發現前所未有的事情,對我們的認知產生新的變化,或者是對已有的理論進一步肯定。以上,沒有一點對正常人的生活有影響。如果說有,那就是不斷完善的科學理論,會在未來某一天,會給人類轉變為應用學。

愛因斯坦寫出相對論,這種理論對常人來說,沒有絲毫價值,甚至對常人來說,內容晦澀難懂。但隨著gps衛星升空,人們發現,無論衛星的時鐘如何精確,始終會與地面產生偏差。這個就要用到相對論裡的知識。

以上,希望對你有幫助

標籤:-天文學 -星系


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