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宇宙是什么？ 宇宙大爆炸 ， 是发生在138亿年前的一次爆炸 ， 产生了物质 ， 不断聚集形成了恒星和星系 。而宇宙中的一切则都是由气体组成的 。地球与太阳系在银河之外 ， 但它也有自己的邻居 ， 它们之间形成了一个星系 。这张图展示的是人类如何观测到宇宙中所有星系的位置 。
要测量距离 ， 首先要知道天体的运动速度和方向 。我们对宇宙中的恒星、行星、星系等的运动速度和方向都有了初步的了解 。 但是我们只能测量它们在太空中的位置 ， 而不能测量它们在天空中的移动速度和方向 。为了测量天体移动快慢 ， 最直接的方法就是测量他们在天空中所做的运动——以光速为单位——就像在太空轨道上开车一样 。但是 ， 光也有它自己的速度 ， 所以光并不是一种“波” ， 而是一种“波” 。为了测量出天体从天空中到地球上所做活动的速度和方向 ， 天文学家发明了几种不同形式的光学仪器：望远镜、电子天文望远镜等 。望远镜主要用于研究宇宙空间中某些天体的运动情况 。 通过对天空中光或光信号进行放大和成像可以检测到宇宙空间中某些位置或物体所做运动 。天文爱好者们通常用一只“电子望远镜”来观测太空 ， 其中电子信号可以被放大约10万倍 ， 而地球上最大功率的激光器可以发射出约1万倍于这个极限分辨率大小的光线；再结合天文学家通过对恒星等进行研究所得到的数据 ， 我们就能够知道天体做什么样运动 ， 并确定它们从一个方向到另一个方向上在天空中所做运动速度和方向 。
【宇宙直径真的只有930亿光年吗？到底怎么测出来】
宇宙有多大？ 星系之间的距离与宇宙的大小有关 。天文学家用一种名为哈勃的特殊望远镜来测量宇宙的大小 。这种望远镜是用于研究星系移动现象的 ， 可以用一个称为“哈勃空间望远镜”（HAWC）的太空望远镜观测到一系列星系 ， 并将它们联系起来 。天文学家通过观测一系列星系移动（称为“哈勃定律”）来计算宇宙的直径 。哈勃定律是指 ， 一个星系从银河系中心向外移动1光年 ， 就会形成一个行星系统；而另一个星系在银河系之外向外移动1光年 ， 则会产生一个较小但更完整的系统 。为了计算宇宙大小 ， 天文学家需要测量出星系之间的距离 ， 以了解它们之间的关系 。如果有一颗行星离银河系很近或离太阳很近 ， 那么它就会像太阳一样发光；如果有一颗行星离银河系很远或比银河系更远 ， 那么它也会像太阳一样发光；但如果你离银河系很远或离太阳很远 ， 那么它就不会发光 。哈勃太空望远镜观测到宇宙中最古老、最明亮和最暗五个星系在宇宙中移动了一年多才到达地球：它们在宇宙中移动了100亿年才来到了地球 。天文学家发现宇宙比他们想象的要大得多 。 从地球上看去 ， 整个世界似乎都呈现出暗红色 。
天文学家们在宇宙中的恒星周围 ， 寻找星系 ， 他们希望找到宇宙中所有恒星组成的星星群 。天文学家们还知道 ， 每个天体都会产生一些光 ， 所以他们必须找到光来测量这些天体的距离 。如果你在一个星系中寻找一个星星 ， 你可以看到该星系和地球之间还有多远空间的距离？ 但是这个星系和它的恒星之间的空间距离非常小 ， 我们不能用现有方法来测量 。那么有没有一种方法呢？ 天文学家们正在寻找一种新技术 ， 可以让天文学家们计算出星系距离地球最近时所需要的时间 。这种时间测量技术是一种叫做哈勃常数（hubble frequency）的新技术 。哈勃常数是指宇宙膨胀到某个特定时期时 ， 每个物体会以怎样的速度在空间中传播 。通过计算哈勃常数可以得到宇宙距离 。这种方法已经被证明是非常准确的 。在测量宇宙大小时 ， 我们不需要知道任何特定事件的发生时间和方向 ， 也没有一个特定的宇宙速度 。
在这一区域中 ， 一个巨大的星系与一个较小的星系发生碰撞 ， 在这个过程中 ， 两个星系都会发生剧烈的恒星形成 。我们已经知道银河系和河外星系之间并没有直接联系 ， 但是宇宙中的其它很多区域可能存在着这种联系 。 这张图显示了宇宙中有哪些区域具有这样的一种引力相互作用 。我们已经知道在银河系与河外星系碰撞过程中 ， 两个星系都会有自己运动的轨迹 。天文学家可以通过对这个轨迹进行研究来确定它们之间是否有相互作用 。 科学家们可以根据这个物体所处的空间位置来估计它与其他物体之间是否有足够大的引力相互作用 。我们还可以用这个方法来计算其它物体对它自己运动轨迹的影响 。而更复杂一点的方法是 ， 通过研究宇宙中其他星系间是否存在着巨大且相互作用十分强烈物质（例如气体和尘埃）所产生的引力效应 。
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