目前人类观测到的宇宙,直径至少有780亿光年.宇宙的真实大小可能远远不止如此.按照人类目前的科技,根本无法回答这个问题,因为人类不知道宇宙到底有多大.
迄今最遥远的天体
此次观测到的最遥远天体其实是一种伽玛射线暴.美国宇航局“雨燕”(Swift)观测卫星最早于2009年4月23日观测到这一伽玛暴,该伽玛暴也因此被命名为“GRB 090423”.通常认为,当超大质量恒星崩塌形成恒星大小的黑洞时,就会发出超能伽玛射线暴.据了解,伽马射线暴是宇宙中一种伽马射线突然增强的现象.伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波,是比X射线能量还高的一种辐射,它的能量非常高,能够消灭临近星体上的任何生命.在离地球6000光年范围内的任何伽马射线暴都能够摧毁臭氧层,从而破坏地球.
数小时之后,全世界的望远镜对准了这一伽玛射线暴,这也是宇宙空间中最猛烈的爆炸.天文学家对该伽玛暴的红外线余辉进行研究,来确定其来源和地点.两个研究团队,一个借助设在智利的欧洲南方天文台的8.2米甚大望远镜,另一个借助设在西班牙的意大利国家伽利略望远镜,精确观测出这一伽玛射线暴的距离,距地球超过130亿光年.此前距地球最远天体的记录为GRB 080913所保持,为128亿光年.
130亿光年的距离,意味着地球上看到的恒星爆炸,实际发生在130亿年前.根据宇宙诞生的“大爆炸”理论,宇宙诞生于约137亿年前.也就是说,这颗恒星可能伴随宇宙诞生后6.3亿年就“死亡”,变成了一个黑洞,并爆发出猛烈的伽玛射线暴.
天文学家依据红移原理来计算恒星爆炸和地球间的距离.爆炸发出的波在宇宙中运动时能量会衰减,其频谱向红光方向,也就是频率更低、波长更长的低能量波方向移动,红移越大,光源的距离就越远.此前天文学家观测到的最远的宇宙伽马射线源红移值约为4.5.迄今为止,已知宇宙中最远的一个类星体的红移值约为6.4.地面天文学家在得到“雨燕”发出的数据后,再通过欧洲南方天文台观测恒星爆炸的红外线余辉.他们计算出这次爆炸的红移值是6.29,爆炸发生在 距地球130亿光年处.
“振奋人心”的发现
近些年,天文学家对更为遥远的伽玛射线暴、星系和类星体进行探测,更为接近于宇宙诞生首批恒星和星系的最初期.英国莱斯特大学的尼亚尔-坦维尔说,因此能探测到宇宙最初期的恒星爆炸只是个时间问题.尼亚尔-坦维尔在欧洲南方天文台研究团队工作.
尼亚尔-坦维尔说,“我们在几年内都在对类似的伽玛射线暴进行探寻,我们期待某一天运气来临.但是最终发现如此遥远的天体,还是令我们兴奋异常.”天文学家希望,观测到这一伽玛射线暴以及其他遥远的伽马射线暴有助于了解所谓的“宇宙大黑暗时代”.在“宇宙大黑暗时代”最初的恒星和星系还未形成.
国家射电天文台的戴尔-弗雷尔说,“这一爆炸为我们观测了解正在经历剧烈变化的宇宙幼年期提供了很好的机会.最初形成的恒星和星系发出的光穿破了宇宙早期的黑暗.发出这一伽玛射线暴的爆炸恒星属于宇宙最早期的恒星.”
宇宙大黑暗时代
大爆炸之后,宇宙在不断膨胀的同时也迅速冷却.40多万年后,自由的电子和质子(分别是负电荷和正电荷)结合形成了中性原子核,使整个宇宙被一种“背景辐射”所覆盖,而今天我们能够通过其电磁波频谱中的微波部分(所谓“宇宙微波背景”)探测到背景辐射的存在.
宇宙一直保持电中性状态,直到出现最初的星体和星系.星体中的量子将电子从原子核中击出,进而“再电离”整个宇宙.但是探测到当时最遥远的星系和类星体是非常困难的,因此天文学家到希望类似于GRB 090423的遥远伽码射线爆炸能够提供“再电离”时代的信息.当然,如果想对宇宙大黑暗时代进行精确解读的话,可能还需要发现和研究更多的伽码射线爆炸.
目前,我们对如此远古时代还知之甚少.所以,即使是单独的探测发现也会为我们描绘早期宇宙模型提供限定条件和有益信息.意大利国家天体物理学院科学家、伽利略国家天文台研究小组成员鲁本-萨尔瓦特拉对“太空”网站说：“但是坦白说,假如我们想了解那个特定宇宙历史时期的情况,决定性的步骤需要收集更多类似的大规模遥远伽码射线爆炸的样本.”
当被问及此项最遥远记录会保持多久时,坦维尔回答说：“根据以往经验,可能会需要几年的时间来打破该记录.但是即便明天就打破,我也丝毫不会感到吃惊.”他还表示希望下一个创纪录者会是另一个伽码射线爆炸.两个小组的研究成果都将详细发表于10月29日的“自然”杂志.(唐宁)
