宇宙在此处终止？科学家通过哈勃望远镜的镜头，到底发现了什么？

哈勃望远镜是人类在发展天文学、探索宇宙的得力干将，它让人类对宇宙的认识跨入一个崭新的时代。人们试图通过它探索宇宙的边界，探寻未知的可能。

哈勃望远镜服务人类30多年，它的成就有哪些呢？举个例子，比如——星系的发现。

哈勃望远镜发现了一颗迄今为止最遥远的星系，它是什么星系？这个目前为止被发现的最为遥远的星系，是否已经处于宇宙的边界？宇宙是否有边界？哈勃望远镜除了发现过迄今最遥远的星系，还有过哪些惊人的发现？且看本文一一分析。

宇宙真的在这里划上边界了吗，科学家们从“宇宙之眼”哈勃望远镜的镜头中，到底发现了什么？

首先来了解一下GN-z11星系，这个星系的代号也许并不能让人一下记住它，GN-z11星系又被称为“婴儿星系”，因为该星系像初生的婴儿一样，处于快速的成长阶段，有什么可以说明GN-z11的成长之快呢？

GN-z11的造星速度比银河系快了20倍，换句话说GN-z11星系中漂泊的恒星可能运动很不规律，而造星过程中的尘埃和气体也并不稳定，它们相互碰撞挤压，创造出新的恒星，为星系家园添砖加瓦。

乍一看，GN-z11星系是一颗异常明亮、距离地球约134亿光年的星系，它位于大熊座之中。GN-z11诞生于宇宙早期，是目前人们通过哈勃望远镜观测到最遥远的星系。

当GN-z11在2016年3月被哈勃望远镜的镜头“俘获”到时，因为它距离地球实在太过遥远，科学家们观察到的只不过是它“婴儿时期”的状态。那时的GN-z11自从宇宙大爆炸迎来4亿岁的生日不久，它还很轻，质量只有银河系的1%。它又很重，在极快的造星运动中，质量已经有太阳的10亿倍。

宇宙大爆炸的时间是距今138亿年前，所以按照常理宇宙中的所有物质不会大于138亿年，但是科学家通过对GN-z11红移值的测算(红移值Z=11.09)，目前GN-z11距离地球约320亿光年。为什么会产生比宇宙更久远的星系呢？其实是因为宇宙膨胀。

宇宙的膨胀在不断进行，让很多星系以比光速还快的速度远离我们。宇宙中似乎没有比光速更快的物体运动速度，之所以很多星系能超过光速远离我们，是因为空间也在膨胀。空间的膨胀使看似静止的物体之间的距离也在增大，地球对于宇宙而言相对没有运动，GN-z11星系相对宇宙也没有运动，但是宇宙空间的膨胀让星系远离地球。

而且空间膨胀的速度正在加速，科学家把这种导致空间膨胀速度加快的神秘力量，称为“暗能量”。暗能量将宇宙中越来越多的星系逐渐推离我们，使我们本可以看到的星系，变得越来越少。

我们能观测到宇宙中大约97%的星系，是因为星系处于“宇宙视界”这条线之类。这条宇宙视界的线，线内是我们看得到的星系，线外是我们看不到、可能永远无法抵达的星系。随着空间膨胀的速度加快，越来越多的星系会越过这条线，也许几百万年之后，也许一万亿年之后，我们从地球的星空将看不到那些美丽的星座。

如果GN-z11在空间膨胀中不小心越过了宇宙视界的线，这个迄今为止人类观测到的最遥远星系，可能也要和地球人说再见了吧。那么GN-z11是否已经处于宇宙的“终止线”了？

前文也说过，宇宙大爆炸之后宇宙的膨胀就开始了，与此同时还有空间的膨胀。这个膨胀会让宇宙视界的线，变成向宇宙之外推进的线，即使把GN-z11星系作为宇宙视界这条线的参照物，也会因为两者运动速率的差异产生不同的结果。

如果星系的运动慢于宇宙视界线的运动，那它就永远无法突破这个所谓的宇宙边界，成为宇宙内可以稳定被观察到的星系。如果星系的运动快于宇宙视界线的运动，那它就会脱离宇宙边界，成为人类难以被观测、甚至无法被观测到的星系。

GN-z11是截止2016年3月被发现的距离地球最遥远的星球，如今已经过去6年，这个记录被2022年4月发现的HD1星系打破。也就是说，还有比GN-z11更为遥远的星系的存在，过早地下结论称GN-z11处于宇宙的边界是经不起时间考验的。

衡量星系距离地球唯一可靠的数据是红移值，HD1星系的红移值为Z=13.27，大于GN-z11（Z=11.09）。HD1星系距离地球约135亿光年，也就是说该星系在宇宙大爆炸后3.3亿年就已经出现，根据先来后到，HD1星系确实是GN-z11星系的前辈。

观察HD1星系并非易事，动用了史匹哲太空望远镜（Spitzer Space telescope）日本的昴星团望远镜、可见光和红外巡天望远镜（VISTA）、英国红外望远镜（UK Infrared）4种望远镜总共1200小时的观测，项目团队又利用阿塔卡马大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）进行详细的接续观察，终于确定了HD1的距离。

HD1的发现有何意义呢？这表明在宇宙大爆炸仅仅3亿年之后，就有了亮度极高的天体出现。美国哈佛—史密松森天体物理中心的Fabio Pacucci表示，HD1最让人着迷的是它每年产生了相当于太阳质量110倍的恒星，它形成的恒星并非正常恒星，而是一种比正常恒星大很多、热很多的原始恒星，这是一种十分罕见的恒星。

HD1活跃的性质使研究人员连连发出许多猜想:它可能是由一颗本就十分活跃的恒星形成星系，还有可能是一个拥有超大质量的黑洞。

总之，研究人员需要更多的观测确定HD1的性质以及它为什么如此明亮，这需要詹姆斯·韦布太空望远镜的支持。目前研究人员已经获得了该望远镜的观测时间，下一步，他们还将观察HD2和HD3这两个天体，它们和HD1一样，距离我们非常遥远。

也许在不久的将来，研究人员通过更加先进的望远镜会发现比HD1更遥远的星系，那么对宇宙边界的界定又将重新确立。我们不禁要问，宇宙是否有边界？

宇宙广阔无垠，似乎无边无际，人类对宇宙的观测是有限的，我们只能看到「可观测宇宙」的样子，却无法窥探宇宙的全貌。要想知道宇宙是否有边界，首先需要知道宇宙的形状。

有人认为宇宙是一个三维的球体，这样的宇宙被称为“闭合型宇宙”。球体无法找出它的起点和终点，球体可以缩小成一个点，也可以膨胀得很大。球体的性质也可以解释宇宙大爆炸的状态。宇宙或许开始只是个原点，后来逐渐膨胀，发生了爆炸，所有的天体、星系都被“笼罩”在巨大的宇宙球体内。

还有人认为宇宙像一个甜甜圈的形状。想象一下，如果宇宙飞船在甜甜圈式的宇宙中穿梭，会出现在不同的方向观察到相同的天体，所以宇宙似乎让想要探索宇宙边界的人陷入了无限循环。为了研究这种“甜甜圈”式的循环，科学家用计算机模拟了宇宙微波背景辐射实验，最终得出结论，甜甜圈宇宙在三个维度都是自我封闭的，符合宇宙有边无界的假说。

也有人认为宇宙的形状像双曲面，即马鞍的形状。两端向上延伸的姿态用来解释宇宙向外膨胀的运动，这种宇宙又被称为“开宇宙”。剩下一种观点构想得最简单，认为宇宙就是平坦且无限衍生的，这样的宇宙在缓慢而平和地进行膨胀，不会有“大动作”产生，比如凹陷、收缩，也许经过漫长的几百亿上千亿年，缓慢的膨胀过程最终会停止。

以上对宇宙形状的想象建立在有根据的模拟上，对于有无宇宙边界的回答我们也许无法做到干净利落的回答。也许宇宙根本没有边缘，即使有，也是人类无法企及的地步，即使是光这样的穿梭者，也会迷失方向，更何况是人类呢？

新星系的发现离不开哈勃望远镜，除了发现GN-z11，哈勃望远镜还有哪些惊人的发现呢？

1999年，哈勃望远镜捕捉到了自宇宙大爆炸以来最大规模的伽马射线大爆发。伽马射线可以在几分钟内释放太阳光万亿年总和的能量强度，具有巨大的能量和极强的破坏性。在当年的伽马射线大爆发中，科学家相信大部分的外星生命都死于伽马射线。

哈勃望远镜还曾观察到M87星云中的超质量黑洞喷射的现象。

罗切斯特理工学院物理系教授大卫·梅利特对此表示：

对于M87这样巨大的、四处扩散的星云，一旦受到反冲力，超大质量黑洞需要经过数百万年至数十亿年的时间才会停止漫游。

哈勃望远镜自诞生以来已经过去30年，它是人类观察宇宙的眼睛，哈勃望远镜为人类展现宇宙之美，宇宙之奇，帮助我们了解宇宙的本质。

哈勃望远镜也许不是最出色的望远镜，却是最被人熟悉的望远镜。它是人类探索浩瀚宇宙、发展航天事业的得力助手，把人类对宇宙的认知代入崭新的时代。

人类对浩瀚宇宙的探索将不止不休，跨越无数个世纪，正如王尔德所说：“我们都生活在沟渠之中，但总有人仰望星空。”