比我们想象的少得多的恒星和星系

天空有多暗，这能告诉我们关于可见宇宙中星系的数量？天文学家可以通过对哈勃深场中可见的所有事物进行计数，然后将它们乘以天空的总面积来估算星系的总数。但是其他星系太微弱和遥不可及，无法直接探测到。然而，尽管我们无法数数它们，但它们的光线充斥着微弱的光芒。

为了测量这种光辉，天文学卫星必须逃离内部太阳系及其光污染，这是由阳光反射起尘埃而造成的。一组科学家利用NASA的“新视野”任务对冥王星和柯伊伯带的观测来确定这种宇宙光学背景的亮度。他们的结果为大量微弱，尚未解决的星系设定了上限，表明它们仅存在于数千亿个星系中，而不是以前认为的2万亿个星系。

空间有多暗？如果您远离城市的灯光，抬头仰望，星空之间的天空确实显得非常暗。在地球大气层上方，外部空间甚至进一步变暗，逐渐变成墨黑色。即使在那儿，空间也不是绝对黑的。宇宙无数遥远的恒星和星系散发出微弱的微光。

对这种微弱背景辉光的新测量表明，看不见的星系不如某些理论研究建议的那么丰富，其数量仅为数千亿个，而不是先前报道的2万亿个星系。

“要知道这是一个重要的数字-有多少个星系？”这项研究的主要作者，马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所的马克·波斯特曼说。 “我们根本看不到两万亿个星系发出的光。”

较早的估计是根据美国宇航局哈勃太空望远镜在很深的天空中观察得出的。它依靠数学模型来估计有多少个星系太小而昏昏欲睡，哈勃看不见。该小组的结论是，宇宙中90％的星系超出了哈勃望远镜在可见光中的探测能力。这些新发现依赖于美国宇航局遥远的“新视野”任务的测量结果，表明这一数字要小得多。

NSF NOIRLab的托德·劳尔（Tod Lauer）说：“把哈勃能看到的所有星系，这个数字加倍，这就是我们所看到的，但仅此而已。”

这些结果将在1月13日星期三的美国天文学会会议上公布，该会议对已注册的参与者开放。

研究小组试图测量的宇宙光学背景相当于可见光，相当于更广为人知的宇宙微波背景-在恒星存在之前，大爆炸本身的微弱余辉。

“虽然宇宙微波背景告诉了我们大爆炸后的前45万年，但宇宙光学背景告诉了我们有关此后形成的所有恒星总数的信息，”邮递员解释说。 “这对已经创建的星系总数以及它们在时间上的位置施加了限制。”

与哈勃一样强大，该团队无法使用它进行观察。尽管位于太空中，但哈勃绕地球轨道飞行，仍然遭受光污染。内部的太阳系充满了来自分解小行星和彗星的微小尘埃颗粒。阳光反射掉这些粒子，产生一种称为黄道光的辉光，即使地面上的天空观察者也可以观察到。

为了逃脱黄道光，研究小组不得不使用一个逃离内部太阳系的天文台。幸运的是，New Horizo​​ns航天器已经完成了迄今为止的最接近的冥王星和柯伊伯带天体Arrokoth影像的拍摄工作。在距离遥远的地方（进行这些观测时，距离超过40亿英里），新视野号的周围天空比哈勃望远镜能进入的最黑暗的天空暗10倍。

这些测量非常困难。长期以来，很多人都试图这样做。” “ New Horizo​​ns为我们提供了一个比任何人都能够更好地测量宇宙光学背景的有利位置。”

该团队分析了New Horizo​​ns档案中的现有图像。为了弄清微弱的背景光，他们必须纠正许多其他因素。例如，他们从预期存在的星系中减去了太微弱而无法识别的光。最具挑战性的纠正措施是从银河系恒星上清除星际尘埃反射并进入相机的光线。

剩下的信号虽然非常微弱，但仍然可以测量。邮差将它比作生活在远离城市灯光的偏远地区，晚上躺在窗帘打开的卧室里。如果沿路一英里的邻居打开冰箱寻找午夜零食，而冰箱的光线反射到卧室的墙壁上，则其亮度将与《新视野》所检测到的背景一样明亮。

那么，这种残留辉光的来源可能是什么？相对较近的宇宙中可能存在大量的矮星系，这超出了可检测性。否则环绕星系的恒星的弥散光晕可能比预期的要明亮。可能有大量流氓星际星散布在整个宇宙中。也许最令人着迷的是，可能存在比理论所暗示的还要模糊的遥远星系。这意味着迄今为止测得的星系大小的平滑分布急剧上升，超出了我们所能看到的最微弱的系统，就像海滩上的卵石比岩石多得多。

美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜或许能够帮助解决这个谜团。如果微弱的星系是单个星系的原因，那么韦伯超深场观测应该能够发现它们。