赫歇尔天文望远镜(地球上的沙子和宇宙中的恒星)

赫歇尔天文望远镜，地球上的沙子和宇宙中的恒星？

晴朗的晚上一抬头我们看到的是满天的星星，在一闪一闪的每一颗星星大部分都是一颗恒星。我们银河系是一个直径大约20万光年的星系，宇宙中又有很多这样的星系。

问题中，宇宙中的恒星多还是地球上的沙粒多呢？答案肯定是宇宙中的恒星多了！

我们先来大致算一下沙粒的数量，每一颗沙粒的直径按照0.5毫米来计算，那么1立方厘米的沙子就有8000个沙粒，换算成1立方米那就是有80亿颗沙子。

据统计，地球上所有海滩的沙粒数量相加有7000亿立方米，然后乘以每立方米沙粒的数量，得到的沙子大概是56万亿亿个沙子，虽然不是精确的但是也差不了多少了。

接下来就是计算宇宙中的恒星了，单单是银河系里的恒星数量就在1000亿到4000亿之间，而且宇宙中星系总数就已经超过了1000亿，由于宇宙还在膨胀，那么这个数字就是在不完全的情况下，现在将每个星系中的恒星数量和宇宙中所有星系的数量相乘，得到恒星的数量也有100万亿亿颗。

我们拿100万亿亿颗和56万亿亿颗两个数据两比，结果很明显了！

ngc2237号星云什么时候发现的？

1840年被约翰.赫歇尔发现。

玫瑰星云（NGC 2237）是一个的巨大电离氢区，位于麒麟座一个庞大分子云的末端。

虽然玫瑰星云过于晕暗，难以用人类肉眼进行观测，但可通过较小的望远镜或者双筒望远镜观测到。英国天文学家约翰-弗拉姆斯蒂德(John Flamsteed)使用望远镜于1690年发现该玫瑰星云中心区域的恒星簇，但是该星云并未被鉴别，直至150年后的天文学家约翰-赫歇尔(John Herschel)观测发现。

这张图像是由WISE探测器的四个红外探测仪的四种颜色组合而成，其中蓝色和蓝绿色分别代表波长3.4和4.6微米的红外线，它们主要来源于恒星；绿色和红色分别代表波长12和22微米的光线，它们主要来源于温暖的宇宙灰尘。

银河系一共有多少天体？

1. 陨石

到目前为止，共有22000份关于地球上发现的陨石的文字记载。在这些陨石中，许多都被发现含有有机化合物。1996年，一组科学家宣称，他们在一颗发现于南极地区的火星陨石中发现了微化石的强有力证据。这一证据表明在大约36亿年前火星上可能存在生命。经过数年的激烈辩论，关于这颗火星陨石中究竟是否含有生命物质仍未有定论。如果这种说法被确认，那它将对“有生源说”提供了有力的支持。“有生源说”从字面上看，是指“种子到处都是”，这种理论认为生命来自于外层空间，行星间交换生命(“生命”在这里指的是细菌，这种细菌能够在极其恶劣的环境中生存、冬眠。)生命可能存在于另一颗行星上，或许就在火星上。它通过某种途径来到地球上，而不是起源于地球。

2. 火星

长期以来，火星一直都是地外生命探寻者追逐的目标。但是，火星上贫瘠干旱的土地让人们从致力于寻找火星小绿人转向寻找简单的生命形态。但是，有证据证明火星曾经有一个更温暖、更潮湿的过去。干涸的河床、极地冰盖、火山和只有在水中才会形成的矿物质都已在火星上找到。2008年，美国宇航局“凤凰”号火星车传回了它所发现的冰块照片。这是在寻找液态水的过程中所取得的重大发现，而液态水则是生命存在的关键要素。次年，生命存在的另一个关键要素也被找到。美国宇航局科学家们在火星大气层中发现了甲烷，这表明这颗行星仍然具有活力。尽管现在仍没有证实火星上是否有生命存在，但科学家对此很乐观地认为它们只是被藏起来了。产生甲烷的微生物是地球上最早期的生命形态。因此，如果火星上也是如此，那它们就可能存在于火星地表之下。

3. 木卫二

木卫二冰冷的环境似乎并不适合生命存在。事实上，它不仅仅可能是简单微生物的家园，也有可能存在复杂的生命。科学家们论证了数年后认为，在木卫二冰质表层之下隐藏着一个海洋，其中甚至含有氧气。在研究木卫二表面冰层是如何快速地补充后，美国亚利桑那大学科学家理查德-格林博格在2009年估算出，在地下海洋中含有足够的氧气来维持66亿磅(约合30亿公斤)的微生命存在。在我们得意忘形之前，需要重点指出的是，现在仍然没有确切的证据证明木卫二冰面之下确实存在一个海洋。

4. 木卫四

美国宇航局科学家曾经一直将木卫四定性为“一颗死寂的卫星”，直到后来发现在其表层之下可能存在一个咸水海洋后，他们才改变这种看法。美国宇航局“伽利略”号太空船分别于1996年和1997年两次近距离飞越木卫四时，发现了木卫四的磁场变化，这种变化意味着电流的存在。2001年，“伽利略”号太空船又发现一颗小行星曾经撞击过木卫四，并形成了瓦哈拉撞击盆地。通常，这种撞击事件会产生强烈的冲击波，冲击波波及整个星体。但是，“伽利略”号太空船并没有发现这一证据。因此，科学家们认为木卫四可能存在一个海洋缓冲了这种撞击力。考虑到有水就可能存在生命的假定，天文学家相信如果确实存在这样一个海洋，那木卫四上就很有可能存在复杂的生命。

5. 土卫六

这颗冰冷的卫星能够适宜生命的存在吗?科学家们对土卫六进行了更近距离的观察，他们发现了越来越多的可能的生命基础构件，尽管土卫六的表面温度低达零下300华氏度(约合零下149摄氏度)。虽然土卫六上缺少阳光，但美国宇航局“惠更斯”号探测器仍然于2005年在土卫六表面发现了疑似液态甲烷。2010年5月，两个科学家团队宣称，美国宇航局“卡西尼”号探测器发现土卫六上存在氢和乙炔化合反应的条件。如果考虑到这些条件，土卫六可能真的有生命存在。它将打破我们对生命运行的认识，这也意味着生命可能存在于与地球完全不同的化学环境中。

6. 土卫二

2005年，当“卡西尼”号探测器近距离飞越土卫二表面时，发现了正在喷出冰和气体的间歇泉，探测出其中的碳、氢、氮和氧，这些都是支持有机体存活的关键。此外，这些羽状物温度和密度表明，土卫二表面之下的环境可能更温暖潮湿。不过，科学家至今尚未证实生命的存在。在地球深海热液出口处和阳光无法照射到的北极冰层之下，科学家们发现某些极端微生物生命形态。这让科学家们看到了希望，土卫二上或许也有类似的微生物。

7. 系外行星

一些估算数据显示，银河系中存在大约4000亿颗恒星和数不尽的系外行星，而这些数据仅仅是银河系内的估算数据。因此，宇宙中可能存在着数以十亿计的宜居天体。系外行星是指位于太阳系之外的行星，它们围绕着各自的主恒星运转。我们在过去十年中对外部世界进行了探索，每年都会发现十数颗可能拥有有机化合物的系外行星。比如，在“HD 209458b”系外行星的大气中，就发现了水、甲烷、二氧化碳等物质的存在，这些都是生命存在的关键要素。当然，这还只是沧海一粟，其它可能支撑生命存活的天体数不胜数。

8. 猎户星云

在银河系的一个恒星生成区，最近发现其拥有找到地外生命的潜能。2010年5月，欧洲航天局“赫歇尔”空间天文台宣称，距离地球大约1500光年的猎户星云表现出拥有生命存的有机化学物质的迹象。通过对天文望远镜观测到的数据进行分析，天文学家能够检测出维持生命存在的不同物质分子的信号，如水、一氧化碳、甲醛、甲醇、二甲醚、氰化氢、氧化硫和二氧化硫等。

9. 垂死的红巨星

2005年，一个由多国天文学家组成的研究小组发现，垂死的红巨星可能像纤颤器一样，让冰质行星起死回生。科学家相信，这种重生也可能导致生命存在的新环境形成。地球为什么如此适宜生命存在?答案就是它所处的位置，因为地球与太阳的距离正相宜。太近了，地球上的水将会蒸发一空;太远了，地球将会结成冰球。在恒星死亡之前，它会爆发进入红巨星阶段，其体积迅速膨胀，释放出更多的可以让行星温暖的辐射。如果来自红巨星的辐射能够将曾经冰封的卫星或系外行星解冻，那么行星上的冰层就会融化成液态水，从而在流动的海洋中为生命的形成搭建平台。

10. 永远无法到达的未开发宇宙

宇宙是一个不可思议的巨大空间，其中充满了各类行星、恒星、星系、星云、气体和尘埃。我们人类永远不可能探索其全部。也许确实有其他生命的存在，但它们处于宇宙的另一侧，我们或许根本没有能力找到它们。此外，我们是否要重新思考一下，我们对系外生命的探索是否太过狭隘?我们似乎只是在寻找与地球生命类似的生命。我们所知道的生命，肯定都是由氨基酸和DNA组成，它需要有水才能存活。但是，着名天体物理学家斯蒂芬-霍金则认为，宇宙中可能有系外生命存在，只是我们无法想像得到，它并不是碳基生命。如果真是这样，我们有可能已经找到了生命，但错过了它们，因为我们总是以地球生命的标准在寻找。不管怎么说，寻找地外生命仍将继续。当我们找到它们时，希望它们是友好的。

单透镜望远镜工作原理是什么？

望远镜至少由两个光学元件组成，其作用分别是物镜和目镜。

目镜一般都是透镜，物镜可以是透镜（折射式望远镜），也可以是反射镜（牛顿式/赫歇尔式/格里高利式/卡塞格林式/RC式反射望远镜），还可以是透镜和反射镜的组合（马可苏托夫-卡塞格林式/施密特-卡塞格林式折反射望远镜）。反射式望远镜中，只有目镜是透镜。如果这个目镜是单个透镜结构（一般目镜都是多片透镜组合而成），也许可以称为“单透镜望远镜”。另外，折射望远镜的镜筒可以直接配接单反相机机身进行拍照，这时折射物镜就相当于单反的镜头。如果把它看做一片透镜（实则不然，折射物镜至少由两片透镜组成），也许可以称为“单透镜望远镜”。

宇宙中有多少个银河系？

宇宙中有多少个银河系？银河系有多少颗恒星？

一直以来天文学家们也对这个问题充满了好奇，但即使到现在有那么强大的望远镜，也就搞清楚了银河系的一部分，而对于整个宇宙，也仍然在不断的探索中！

赫歇尔打算数清楚银河系有多少颗星星

银河是人类最早认识的星系，但在20世纪以前，即使是天文学家也以为它就是宇宙的全部，所以很多天文学家都想搞清楚这个满天星星的“宇宙”到底长什么样，因此裹挟了发现天王星余威的赫歇尔在1785年通过十几年的观测，确定了11万颗恒星的位置，将其标定了出来，画出了银河系的样子！

赫歇尔的银河系模型

是不是和现在的银河系大相径庭？赫歇尔还认为太阳就在银河的中心，这是由于赫歇尔时代对恒星距离的估计存在极大的误差，当然还有一个关键是银河系恒星数量实在太庞大了，这11万颗恒星简直九牛一毛，根本无法勾勒出银河的形状！

银河系的形状要到二十世纪二十年代的诸多天文学家努力才得以发现，沙普利认为太阳系在银河系的边缘，林德布拉德发现银河系也在自转，哈勃则发现了仙女星系，因此才区分出银河系和河外星系，参考仙女星系的样子，天文学家大概猜测出银河系也是类似的形状。

此后科学家对银河系的漩涡结构和旋臂有了更进一步的认识，甚至对于银河系的起源也提出了比较靠谱的说法，但要搞清楚银河系有多少颗恒星，显然不是建立大型望远镜所能解决问题的，因为人力再强大也只能区分有限的一些星星，因此数星星的工作，在计算机光学处理发展后才得到突飞猛进的发展！

伊巴谷和盖亚数星星

有两个里程碑式的发展，一个是依巴谷卫星，另一个盖亚卫星，它们的工作都是统计并绘制一个包含约10亿颗或银河系1%恒星的三维星图，当然伊巴古卫星由于轨道错误，没有工作到预定寿命期，不过它也取得了相当重大的进展，而盖亚卫星在2013年发射后取得了突破性的成绩！

它在2015年7月至2016年9月13日，共14个月的观测资料就超过了11亿颗恒星的位置和光度，2018年4月又获取了新的10亿颗恒星的资料，ESA已经用其建立起了迄今为止最精细的银河系3D模型！数星星并不是盖亚的工作，这个科学家大概也能估算出银河系大约有1000亿-4000亿颗恒星，但银河系精细结构模型却是前所未有的，它是距离我们最近的星系，因为我们就在它内部，重要程度就像太阳标准模型建立一样关键！

银河系中我们能看到的都是恒星，其中与太阳差不多和比太阳更大的恒星，大约只占10%左右，也就是说银河系中绝大部分都是红矮星（临近太阳系的比邻星就是红矮星，天狼星则比太阳大），而现在所能搜寻到的，也绝大部分都是比较大的恒星，还有更多的小不点游荡在银河系中。

宇宙到底有多大？它又有多少颗恒星？

我们到底能看多远？这非常关键，这直接关系到天文学家能看到多少星星！根据宇宙大爆炸模型，第一批光子是大爆炸发生在38万年后退耦的，也就是大爆炸的闪光我们仍然能看到，不过由于宇宙膨胀速度极高，将这些可见光的波长红移到了射电波段，也就是现在观测到的宇宙微波背景辐射！

但并不表示我们就能看到宇宙微波背景辐射内的所有天体，因为还有一个问题，这些天体太微弱了，而射电望远镜观测精度又无法和光学望远镜媲美，所以就只能不断增加望远镜的口径，试图收集更多的光子，当然还有另一个办法，就是让望远镜一直盯着某个地方看，一直看，一直看！

我们很庆幸当年哈勃的团队这样做了，而且这样的事情一做就是三次，分别位于南半球的杜鹃座和天炉座，北半球的大熊座的一小块地方，平时看起来空无一物的天区，经过长达数月的曝光后，我们看到了一个前所未有的世界，里面的每一个光点，代表的都是一个星系，仅仅在一张照片中，就有成千上万个星系！

2012年时将哈勃在10年前在天炉座拍摄的这些照片重新处理，发布了哈勃极深空照，大约相当于23天的曝光量，拍摄到了宇宙诞生后大约6亿年的星系！当然后来哈勃还在宇宙组合体近红外深河外星系遗迹巡天调查（CANDELS）以及史匹哲太空望远镜的大天文台起源北部星系深空巡天调查中发现了GN-Z11，大于在宇宙诞生后4亿年的婴儿星系！

天文学家根据取的的数据评估，当然也仅仅是评估，毕竟哈勃望远镜即使看100年都看不完如此庞大的天区！可观测宇宙中可能存在2万亿个星系，它们都像银河系一样庞大！

詹姆斯·韦伯望远镜

上文中了解了宇宙的边缘膨胀速度太快，所以那些星系的光都红移到的红光或者近红外和红外波段，由于哈勃望远镜光学结构限制，它在红外波段的观测有些力不从心，因此早在2005年NASA就规划了替代它的詹姆斯·韦伯望远镜！

哈勃的口径为2.4米的R/C结构，詹姆斯·韦伯望远镜则为6.5米有效口径的18块六角形拼接反射镜，主镜材料是铍，精度在10纳米内，并且有主动光学调节，另外镜面镀金处理，目的就是在红外波段有比之前更优秀的表现！

左边为哈勃主镜，右边为詹姆斯·韦伯的主镜

因为要观测到更遥远的天体，红外波段是必须的，甚至可能要到太赫兹和毫米波的电磁波段，而且现在已经露出端倪，据澳大利亚沙漠中的毫米波观测设备显示，已经观测到了宇宙诞生大约1.2亿年后的诞生的天体！

尽管我们仍然只能更精确的评估宇宙中星系的数量，但发现更遥远的星系，显然会对宇宙大爆炸后的黑暗时代以及第一代恒星形成有更深刻的认识！

那么在宇宙微博背景辐射以外，又隐藏了什么呢？