目前为止人类发现了多少星系，最大的星系是哪个？

如今几乎每个人都知道我们的银河系只是宇宙中一个普普通通的棒旋星系，但天文学家们认识到这一事实还是在短短一个世纪前

在1924年12月30日之前的时间里，天文学界一直认为太阳所处的银河系就是宇宙中唯一一个星系，这种“孤岛宇宙论”还严重阻碍了人类宇宙学的进步和发展，但在光学望远镜技术尚不足以分辨遥远天体系统的时代，宇宙学也只能裹足不前了。

终结“孤岛宇宙论”的是美国天文学家埃德温.哈勃，而哈勃之所以能开启天文学新时代则全仰仗于他工作的威尔逊山天文台有着当时最强大的光学望远镜——100英寸胡克望远镜，他用这架望远镜发现了“仙女座大星云”内有着类似太阳的暗淡亮点，一开始他以为这些亮点都是银河系内的恒星。

随后对这些暗淡亮点的测距结果表明它们全都位于银河系外数百万光年的位置，这是人类第一次发现银河系以外的恒星

哈勃的发现预示着过去几百年来天文学界以为的“仙女座大星云”其实是和银河系一样拥有数千亿颗恒星的巨大星系，而该类星系在宇宙中也是广泛存在的，于是乎天文学就诞生了一个名为“星系天文学”的分支，埃德温.哈勃则成为了当之无愧的星系天文学之父。

上世纪90年代NASA为了纪念埃德温.哈勃对天文学的突出贡献，特意把新上天的太空望远镜命名为了“哈勃望远镜”，迄今为止哈勃望远镜在可观测宇宙范围内已经发现了数以千亿计的河外星系，而天文学家认为在更广阔的未观测宇宙里至少还有一万亿个星系。

而在直径930亿光年的可观测宇宙中，人类发现的体积最大的星系是10.4亿光年外艾伯耳2029星系团中心的“超巨大椭圆星系IC 1101”，它的半径达到了惊人的300万光年，而相比之下银河系直径仅仅20万光年。

星系——那些充斥我们宇宙的恒星群——遍布宇宙空间。但是宇宙中有多少星系呢？计算它们似乎是一项不可能完成的任务。一旦计数进入数十亿，纯粹的数字是一个问题，它需要一段时间做加法。另一个问题是我们的仪器的局限性。为了获得最佳视野，望远镜需要有一个大孔径主镜，并位于大气层上方，以避免地球空气的变形。

也许看了这个事例，你就会深有感触，就是哈勃望远镜深场（XDF），上图是一张结合哈勃太空望远镜10年照片拍摄的图像。据美国宇航局称，望远镜在重复访问中观察了一小片天空，这篇小天空在XDF中只有针头那么大，总共用了50天。XDF经过许多小时的观测来收集微弱光，揭示了附近和非常遥远的数千个星系，使其成为当时拍摄的宇宙最深的图像。因此，如果这个小点包含数千个，想象一下在其他地点可以发现多少星系。

马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所的天体物理学家马里奥·利维奥说，宇宙中到底有多少个星系，虽然不同专家的估计各不相同，但可接受的范围在1000亿到2000亿个星系之间，其中IC 1101是最大星系，半径延伸200万光年，估计IC 1101内有100万亿颗恒星，远多于银河系2500亿颗或仙女座星系的4000亿颗。当詹姆斯·韦伯太空望远镜在2020年发射时，该天文望远镜有望揭示更多有关宇宙中早期星系的信息。

深场

据利维奥所知，哈勃是可用于星系计数和估计的最佳仪器。该望远镜于1990年发射，最初主镜上存在变形，在1993年航天飞机访问期间被修正。哈勃号也经历了几次升级和服务访问，直到2009年5月在那里执行最后一次航天飞机任务。

1995年，天文学家将望远镜对准了似乎位于大熊座的一个区域，并收集了10天的观测结果。结果是，在一个帧中估计有3000个微弱的星系，其暗至30级。（比较而言，北极星或北极星的震级约为2级）。这张图片组合被称为哈勃深场，是当时人们在宇宙中见过的最远的。

当哈勃望远镜的仪器得到升级时，天文学家们重复了两次实验。2003年和2004年，科学家创建了哈勃超深场，在100万秒的曝光中，在天炉星座的一个小点上发现了大约10，000个星系。2012年，科学家再次使用升级的仪器，利用望远镜观察了超深场的一部分。即使在这个较窄的视野中，天文学家也能探测到大约5500个星系。研究人员称其为"深场"。利维奥告诉我们，哈勃望远镜总和透露了大约1000亿个星系，但随着太空望远镜技术的改进，这个数字可能会增加到2000亿个左右。

计星系数量的方法

无论使用何种仪器，估计星系数量的方法都是一样的。你取望远镜拍摄的天空部分（在本例中为哈勃）。然后，使用天空片与整个宇宙的比例，你可以确定宇宙中的星系数量。这是假设没有大宇宙变异，宇宙是同质的。这个原理可以追溯到阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论。爱因斯坦说重力是空间和时间的扭曲。有了这种理解，一些科学家（包括爱因斯坦）试图了解引力如何影响整个宇宙。

美国宇航局说："最简单的假设是，如果你以足够低的视力观察宇宙的内容，那么在任何地方和每个方向看起来都大致相同。"也就是说，宇宙中的物质在非常大的尺度上平均时是同质的和各向异性的。这称为宇宙学原理。宇宙学原理的一个例子是宇宙微波背景（CMB），即大爆炸后宇宙早期阶段的残余辐射。利用美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器等仪器，天文学家发现CMB几乎与人们一样。

星系的数量会随着时间而改变吗？

通过观察星系从我们这里跑开，对宇宙膨胀的测量显示，宇宙的膨胀大约有138.2亿年的历史。然而，随着宇宙变得越来越大，星系会越来越远离地球。这将使它们更难在望远镜上看到。宇宙膨胀的速度比光速快（这并不违反爱因斯坦的速度限制，因为膨胀是宇宙本身的，而不是穿越宇宙的物体）。

此外，宇宙正在加速膨胀。这就是"可观测宇宙"的概念——我们可以看到的宇宙——发挥作用的地方。利维奥说，在1万亿到2万亿年的时间里，这意味着将会有超出我们从地球上看到的星系。“我们只能看到星系的光，这些星系的光有足够的时间到达我们，"利维奥说。"这并不意味着这就是宇宙中的一切。”

因此，可观测宇宙的星系也会随时间而变化。银河系正在与附近的仙女座星系相撞，两者将在大约40亿年后合并。稍后，我们本地群中的其他星系——离我们最近的星系——最终将结合在一起。利维奥说，未来星系的居民将有一个更黑暗的宇宙来观察。

其他宇宙呢？

随着早期宇宙膨胀，有一些理论认为不同的"口袋"断裂并形成了不同的宇宙。这些不同的地方可能以不同的速度膨胀，包括其他类型的物质，并且具有与我们自己的宇宙不同的物理定律。

利维奥指出，这些其他宇宙中可能有星系——如果它们存在的话——但我们现在没有办法确定。因此，在考虑其他宇宙时，星系的数量甚至可能超过2000亿个。

利维奥说，在我们自己的宇宙中，天文学家在詹姆斯·韦伯太空望远镜（他的研究所将管理任务操作和科学）的发射时，将能更好地细化数字。哈勃能够回望在大爆炸后4.5亿年前形成的星系。詹姆斯·韦伯在2020年发射后，天文学家们预计，他们可以追溯到大爆炸后2亿年前。"数字不会变化太大，"利维奥补充道，"因此，2000亿（星系）是我们可观测到的宇宙星系数量。“

韦伯太空望远镜的贡献

虽然计算我们宇宙中的星系数量很有趣，但天文学家对星系如何揭示宇宙是如何形成的更感兴趣。根据美国宇航局的说法，星系是宇宙中物质如何组织的一种表现——至少大规模。（科学家也对粒子类型和量子力学感兴趣，在光谱的小方面。）因为韦伯可以回溯宇宙的早期，它的信息将帮助科学家更好地了解今天我们周围的星系的结构。

"通过研究一些最早的星系，并将其与今天的星系进行比较，我们也许能够了解它们的生长和演化。韦伯还将为科学家收集这些早期星系中存在的恒星类型的数据，"美国宇航局说，"这就是韦伯的任务。" 使用数百或数千个星系的光谱进行后续观测，将有助于研究人员了解，随着星系形成，如何形成和建立比氢重的元素。这些研究还将揭示星系合并的细节，并揭示星系形成过程。

据美国宇航局称，以下是韦伯将回答的关于星系的一些关键问题：

• 星系是如何形成的？
• 是什么给了它们的形状？
• 化学元素是如何在星系中分布的？
• 星系中的中心黑洞如何影响其宿主星系？
• 当大大小小的星系碰撞或连接在一起时会发生什么？

科学家们也对暗物质在星系形成中的作用感兴趣。虽然宇宙中有些以星系或恒星等形式可见，但暗物质是构成宇宙大部分的东西——大约占宇宙的80%。虽然暗物质在光的波长或能量的发射中是不可见的，但20世纪50年代对星系的研究表明，暗物质中存在的质量远远大于肉眼可见的物质。

美国宇航局说："科学家为了解星系形成而制作的计算机模型表明，当暗物质合并并聚集在一起时，星系就产生了。"暗物质可以被认为是宇宙的脚手架。我们看到的可见物质以恒星和星系的形式聚集在这个脚手架内。暗物质"块"在一起的方式是，小天体首先形成，并一起绘制形成较大的对象。

韦伯强大的镜子将使科学家能够近距离观察星系的形成——包括暗物质的作用。虽然这项调查没有直接回答宇宙中有多少星系，但它会确实帮助科学家更好地了解我们所见到的星系背后的过程，而这些星系反过来可以更好地帮我们修正模型。