宇宙中有多少星系？天文学家：至少有2万亿个，而且还在持续增长

宇宙浩瀚无垠，那漫天繁星背后到底藏着多少个像银河系这样的星系？是网上流传的一千亿、两千亿，还是更为惊人的两万亿？

这个数字之所以让人迷惑，是因为它承载着人类对宇宙尺度认知的一次次颠覆。要真正理解答案，得从人类是如何一步步"数"出这些星系说起。

宇宙中究竟有多少个星系？网上一搜，有说一千亿的，有说两千亿的，也有说两万亿的。到底哪个数字更接近真实情况呢？

要弄清楚宇宙里有多少个星系，一个个去数显然不现实。最简单也最直接的办法，是通过随机抽样来估算。

具体做法是先对天空中某片区域拍一张照片，数一数里面有多少个星系，再根据这块天区占整个天球的比例，最后推算出总数。这确实是个办法，天文学家也正是这么做的。

值得一提的是，在一百多年前，科学家们还认为宇宙只有银河系，银河系就是宇宙本体，也就是所谓的"宇宙孤岛模型"。

直到美国天文学家埃德温·哈勃借助造父变星的尺度衡量，发现仙女座星云的距离远远超出银河系直径，这才第一次让人类意识到：银河系并不是宇宙的全部，宇宙中还有无数其他星系存在。正是这一发现，为后来"数星系"这项工作拉开了序幕。

1995年，哈勃望远镜曾对北半球天空的一小块区域进行了长时间曝光的深度观测。那是一块面积不到满月百分之一的狭小区域，起初看起来空无一物，人们自然没抱太大希望。

然而当照片出来后，大家全都傻了眼——之前空空如也的地方，竟然布满了密密麻麻的各种天体。这张照片便是著名的哈勃深空场，也叫哈勃深空。

经过统计，照片中的星系多达三千个，据此初步估算，宇宙中的星系大约在八百亿个左右。

三年后，哈勃又在南天区拍了一张类似的照片。由于这次曝光时间更长，这张哈勃南天深空拍到了更多信息，据此估算出的星系数量增加到了一千二百五十亿。

看来只要增加曝光时间，拍到更多星系应该不是问题。于是在2003至2004年间，哈勃先后花了七十多天，累计曝光二百八十个小时，最终生成了一张包含近万个星系的哈勃超深空。

这张照片预示着，宇宙中的星系总数可能超过了两千亿个。此后虽然不同模型得出的星系总数不尽相同，但结果都大差不差。

这也是"宇宙星系总数在一千到两千亿"这一说法的来源。

不过这样得出的星系总数显然并不准确。不管曝光时间加到多长，总有一些星系因为太远太小而看不到。再加上宇宙本身也在膨胀，遥远星系发出的光会产生严重红移，以至于很多星系别说哈勃，就是韦伯上了也无能为力。

然而这还不是最关键的。通过照片数星系的方式存在一个大漏洞：所拍摄的照片并不能代表此刻的宇宙。

由于光速的限制，星系发出的光到达地球需要时间，距离越远花费的时间越长。这就相当于星系拍了张自拍寄给我们，等收到照片时已经是很久以后的事了。

这就会导致一个现象：近处的星系看起来通常比较老，因为照片拍的就是它们现在的样子；而远处的星系看起来相对年轻，因为那些照片是在很久以前它们还年轻的时候拍下的，有些甚至是刚出生不久的"满月照"。

这个现象意味着，在那之后的几十上百亿年里，一些星系已经相互融合成了更大的星系，星系数量会减少；但与此同时，新的星系也在不断地形成，星系数量又会增加。也就是说，我们没办法直接获知此时此刻的宇宙到底有多少个星系。

对我们来说，这似乎是个无解的问题。

但科学家可不会轻易放弃，毕竟这可是一帮连宇宙多大岁数都能推算出来的人。真正的突破出现在2016年，英国诺丁汉大学的一个科研团队通过研究哈勃极深场，并结合星系在不同时期的演化情况，提出了一个描述星系密度的公式。

研究人员基于大量观测数据建立的星系质量函数，在排除宇宙膨胀影响后，计算出位于不同红移区间、也就是不同距离上的星系密度。这样一来，人们对宇宙中星系数量的变化规律，就有了大致的了解。

其中影响星系数量的因素主要有两个：一个是红移，一个是星系质量。红移很好理解，不同红移代表宇宙的不同时期，每个时期的星系数量肯定不一样。

经过计算发现，星系数量其实与红移的关系并不是特别大——当研究人员把红移极限值设定在12时，结果也只比红移极限为8时的星系总数多了65%。

而星系质量代表什么样的天体可以算作一个星系，太小的话它可能就和星团没什么区别了，所以研究人员把质量下限设定为100万倍太阳质量，这也是一些小的矮椭球星系通常的质量下限。

计算结果显示，在宇宙诞生之初，星系密度经历了一个迅速下降的阶段，直到大约三十亿年后才趋于恒定。这个结论出乎意料。

要知道，早期的宇宙充满了原始气体，正是大批恒星集中诞生的时期，新恒星不断出现按理说应该带来星系数量的持续上涨，可计算结果却恰恰相反。

一个合理的猜测是，在那段时间里，星系间的合并意外地频繁——那时候虽然有大量新诞生的星系，但它们普遍还很小，加上宇宙尚未膨胀到今天的规模，空间仍然十分拥挤，因此星系间极易发生碰撞、相互融合。

而这项研究最引人注目的结论是：可观测宇宙中的星系数量，比2012年之前普遍认为的多出了将近十倍，也就是至少有近两万亿个星系。这一下子把过去二三十年建立起来的"千亿量级"认知，直接推高了一个数量级。

宇宙的辽阔程度，再一次远远超出了人类此前的想象。

有意思的是，如果宇宙真有这么多星系，那按理说夜空应该被星光填满才对。可现实中的夜空为什么总是黑的呢？其实都不用无限多，几万亿个星系就足以覆盖视线中的每一个点，只是因为它们太过暗淡，即使通过哈勃、韦伯这样的设备，我们也无法尽收眼底。

有必要说明的是，这里提到的宇宙特指可观测宇宙，两万亿这个结果也仅限定在可观测宇宙范围内。但可观测宇宙的范围会随时间变化，当可观测宇宙以外的光经过足够长的时间后，它依然有机会进入我们的视野。

假如宇宙是无限的，那是否意味着可观测宇宙中的星系数量终将也是无限的呢？答案是不会。

因为宇宙一直在加速膨胀，如今可观测宇宙中的绝大部分区域，已经在以超光速远离我们。目前可观测宇宙的半径大约在四百六十五亿光年，假设暗能量保持不变，再过若干亿年，这个半径最终会定格在六百二十亿光年这个极限值。

宇宙中的星系数量虽然在接下来的很长时间内仍会继续增加，但数量的上限最终只会达到当前的2.36倍，也就是不到五万亿。这也意味着，哪怕人类文明能够永远存续下去，我们也终将无法等到一览宇宙全貌的那一天。

然而事情还没完。虽然理论上未来会有更多的星系被我们看到，但实际上越来越多的星系会因为宇宙膨胀而红移越来越大。

也就是说，未来我们看到的星系很可能并不会增加，反而是已经看到的星系会逐渐淡出视野，直至永不可见。现如今所有红移大于1.69的星系，它们的退行速度都已经超过光速，它们此刻发出的光，我们将永远无法看到。

若干年后，当宇宙中所有星系都以超光速远离彼此时，对于之后宇宙中诞生的新文明来说，他们甚至无法得知有其他星系存在这一事实。由于发现不了空间膨胀，他们可能根本不知道大爆炸的存在。

对他们来说，宇宙将是一片永恒的黑暗，而宇宙的诞生也将成为一个永远无法解开的谜团。

既然宇宙一直在加速膨胀，那么终将有一天，这个膨胀速率会大到使星系中的恒星彼此远离。到那时人们会惊讶地发现，原本一直稳定存在的星系竟然开始了膨胀。

当漫天繁星不再闪耀，就意味着星系已经开始解体。不过哪怕整个可观测宇宙只剩下一颗恒星，那也不过是夜空没有了星星而已。

但接下来才是真正进入地狱之门：行星系统崩溃、天体瓦解、灾难接踵而至，最终整个世界乃至小小的原子都会分崩离析。难道说，宇宙的最终命运真的是大撕裂吗？

回望这段认知历程，宇宙本就是一切空间与时间的合集，行星、恒星、尘埃云、星系乃至一切物质与能量形式，皆包含其中。

正所谓"天地方圆为宇，古往今来为宙"，从哈勃发现仙女座星云不属于银河系那一刻起，人类的宇宙图景就在被一次次改写，从"孤岛"扩展到千亿星系，再到两万亿的规模。

而这个数字或许并不是终点，随着可观测边界向外推移、新一代望远镜捕捉到更暗更远的光，星系的清单还会继续增长，把人类推向更深的未知。

只是无论数字如何攀升，宇宙加速膨胀的脚步不会停下，能被我们看见的那一部分，注定只是永恒黑幕上闪烁的一角微光。