宇宙本身就是一個時光機,研究遙遠的星系才能知道宇宙的過去!

2017/05/06

宇宙中這麼多星系為什麼會變成現在這個樣子?我們不能只研究它們現在的樣子,也要研究它們過去的樣子。宇宙本身就是一個時光機,研究遙遠的星系才能知道宇宙的過去!

宇宙的年齡和星系的生命期,比星系中個別的物理過程還要長。研究星系現在的狀態,我們能夠回溯的時間很短,難以推知是什麼原因導致它現在長成這樣。打個比方,研究動物排出的大便,我們可以知道它最近兩三天吃了什麼,但無法知道它兩年前吃了什麼。那如何看到從前的星系?

宇宙本身就是一個大的時光機,因為光傳遞需要時間。我們看很遠很遠的東西,表示看到的是宇宙很久以前的狀態。那就是我們為什麼要研究遙遠的星系。

宇宙早期的星系與現在的星系,成長模式非常不同。一開始宇宙中只有氫和氦,這些氣體聚集形成恆星、星系。從宇宙早期到現在,氣體的含量是越早期越高,現在則較少。因為星系形成需要氣體,所以宇宙早期星系成長比較快。

此外,最早期的宇宙沒有恆星、沒有星系,也沒有黑洞放出很強烈的輻射,所以那時候的氣體都是中性,也就是電子和質子在一起。等到有了恆星,有了大質量黑洞放出很強的紫外線,紫外線就會讓氫氣遊離。被遊離的氣體溫度很高,很難透過重力壓縮,也就很難形成新的恆星。以上因素彼此相互影響,導致早期宇宙的星系形成與成長模式,與現在相當不同。

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