天文小道

我們的太空並不是絕對的黑暗，而是瀰漫著遙遠恆星和星系散發出來的微弱光芒。而太空有多暗，可以告訴我們可見宇宙中究竟有多少星系。天文學家能透過哈伯深空區影像（Hubble deep field）中所有可見天體來估算星系總數，然後再總計這些星系在天空中佔據的面積大小。但是，總有些星系太暗或太遙遠，以致於無法直接偵測，這些星系雖然無法計數，卻還是會散發出微弱的光芒。 太陽系內側充滿了小行星和彗星分解散落在軌道上的細小塵粒，太陽發出的輻射被這些細小塵粒反射或散射而形成所謂的「黃道光（zodiacal light）」。若要測量昏暗星系發出的微弱光芒，天文觀測衛星就必須脫離太陽系內側，以避免黃道光造成的光害。Postman等人之所以不使用在地球附近的哈伯太空望遠鏡來進行他們需要的觀測，原因就在於此。相反地，已經越過冥王星，正在向太陽系外航行的新視野號（New Horizons）就是個條件絕佳的天文觀測衛星，它所觀測到的天空暗度，比哈伯的還暗10倍左右。 太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute）Marc Postman和NOIRLab的Tod Lauer等人，從新視野號測量的宇宙可見光背景輻射（cosmic optical background）亮度結果可以設定那些無法解析的昏暗星系的數量上限，並從而得出可見宇宙中的星系總數可能只有數千億個，而不是先前理論上認為的2兆個。 2兆的數字，來自利用哈伯太空望遠鏡極深空影像外插估計，並以數學模型演算會有多少星系是因為太小太暗而讓哈伯偵測不到的。他們的計算結果顯示：可見光波段下，宇宙中約有90％的星系都在哈伯的偵測極限外。然而，透過新視野號的影像所得的新結果卻遠低於這個數值，大概相當於所有哈伯可見星系的2倍左右。 Postman等人測量的宇宙可見光背景輻射，相當於著名的宇宙微波背景輻射（cosmic microwave background，CMB）一樣，只是是在可見光波段，而不是在微波波段。CMB是宇宙大霹靂殘留至今的微弱餘暉，形成的時間早於恆星誕生，天文學家因而可以從CMB推斷大霹靂後約45萬年左右的宇宙概況。同理，這些天文學家也能利用宇宙可見光背景輻射推估宇宙星系總數以及可能處在哪一個時期等的可能範圍。 雖然少了黃道光的干擾，但還有其他因素會影響宇宙可見光背景輻射亮度的測量，其中最大的...