探索宇宙深层

直到20世纪初，天文学家还一直认为宇宙就限于我们的银河系，即便是离我们最远的恒星也就在银河系离我们有3万光年左右的边缘上，在这以外就全是黑暗的虚无空间了。　　美国天文学家哈勃（Edwin.Powell.Hubble，1889~1953）首先打破了这种看法。1923年他在威尔逊山天文台上用当时最大的2.5m的望远镜发现了仙女座星云中亮度做周期性变化的“变星”。当时已建立了一种通过变星测量到遥远星系距离的方法，用这种方法计算出仙女座星云远在离我们10万光年的银河系之外，它和我们的银河系一样，也是由许多星聚集而成，因此叫做河外星系。此后他还计算了几十个星系的距离，由此揭开了探索广阔宇宙的新一页。
　　20世纪30年代以来，口径3米以上的大型光学望远镜在世界各地陆续建成，特别是60年代以后射电天文学和空间天文学的相继诞生，使天文观测手段不但具备了空前的探测能力，而且使获取信息的窗口从可见光扩展到包括射电、红外、紫外、X射线、g射线在内的整个电磁波段。用大的望远镜（包括光学和射电的）在我们的银河系之外已经发现了约100亿以上的星系，这些星系的形状有球形的、椭球形的、涡旋状的、也有不规则的，其中大的具有1013颗恒星，小的则只有106颗恒星。这些星系离我们都在百万光年以上，近年来又发现有异常能量和“红移”的“类星体”，它们离我们更远。例如，1989年发现的一个类星体（PC-1158＋4635）离我们的距离估计为130亿光年左右。
　　1990年4月，美国航天飞机“发现号”把质量为11.6×103千克、设计寿命为15年的精密的哈勃望远镜送入了约600km高空的近地轨道上。在那里它有效地避开了大气层的干扰，使观测距离可达140亿光年。它不断地发回各种信息，帮助人们更深入地了解宇宙深处的情况。
　　现在人们清楚地认识到，在浩瀚的太空里，星系又组成星系团，我们的银河系就属于一个叫做“本星系群”的小星系团，星系因还可能组成超星系团。哈勃曾对天空各个方向的不同空间体积计算过遥远星系的数目，他发现体积越大，所包含的星系越多，并且星系的分布几乎不随方向改变。哈勃以及后来的观测都说明，宇宙中星系的分布在大尺度上是均匀的。例如，当把半径为30亿光年的一些遥远区域进行比较时，发现它们的星系和类星体的数目在1％的误差范围内是相等的。“宇宙的质量分布在大尺度上均匀”这一结论叫做“宇宙学原理”。
　　本世纪初开始相继创立和发展起来的相对论、量子论、原子核物理学、粒子物理学、等离子体物理学等，又给天文学提供了锐利的理论武器，使人们对天体的研究从机械运动进展到了物理性质、化学组成、物质结构等更深的层次，从而为勾勒出太阳系、银河系以至整个宇宙的起源和演化奠定了坚实的基础。