由左到右宇宙的時間軸橫跨138億年,從現在到最初的大爆炸,由於時空的膨脹,愈久以前的星系,不僅更遙遠,並且離我們而遠去的速度也更快,因此紅移值(Z)愈大。圖中有兩個圓圈標註著Z值,即是已知最遙遠的兩個星系,分別為創記錄的GN-z11,以及前記錄保持者EGSY8p7。

「宇宙之最」系列 ─ 距離最遙遠的星系

Chien-de Lee
3 min readAug 11, 2017

--

陳文屏 撰文 2016.08.25

太陽與其他千億顆恆星互繞,形成扁平形狀,構成的這個星系,特稱為「銀河系」。太空中存在超過千億個星系,距離近者看得清楚些,遙遠的星系所發出的光線經過長遠距離,即使以光速前進,也經過了長久的時間,才到達地球。這些遙遠星系發出的訊號非常微弱,必須使用大型望遠鏡、經過長期曝光,才能偵測到。

宇宙始於大霹靂,整個時空目前處於膨脹狀態。越遙遠的星系,離我們遠去的速度越快,這就是著名的「哈伯定律」,𝓋 = 𝐻0 𝒹,其中𝓋是星系沿視線方向的速度、𝒹是星系離我們的距離,𝐻0 是比例常數。利用這個膨脹現象,我們可以測量某星系的運動速度,來估計其距離。

離我們遠去的星系,其光譜當中的元素特徵譜線,會向長波長移動,產生「紅移現象」,類似日常生活的「都卜勒效應」。紅移參數表達為 𝑧 = (𝜆𝑜𝑏𝑠 ─ 𝜆0)⁄𝜆0。例如在實驗室當中,氫元素進行n=3到n=2的能階躍遷,發出巴爾曼α線波長為 𝜆0=6563 Å,位於可見光波段,對於某𝑧 = 1的星系,所有譜線都往長波移動,巴爾曼α線就出現在紅外波段了。測量某 星系的紅移量,就能夠用哈伯定律估計其距離。

目前已經距離最遠的星系為GN-z11。它位於大熊星座的方向,其光譜紅移達 𝑧 = 11.1。星系的名字來自於發現於GOODS-North計畫取得的影像(GN),加上整數紅移參數(z11)。來自此星系的光線,發自134億年前,當時宇宙年齡只有4億年,經過這段時間,宇宙持續膨脹,目前此星系距離我們320億光年。

在GOODS-North的影像中,有為數眾多的星系,GN-z11並不顯眼,但它是目前已知紅移最大的星系,距離我們320億光年。

--

--