当我们向外看宇宙时，即使有哈勃望远镜，我们也只能看到最接近，最大，最亮的星系。这是其余的。

艺术家对可观测宇宙的对数尺度概念。星系让位于大尺度结构和郊区大爆炸的炽热致密等离子体。

星系图（星系图片高清图片）

关键要点

当你凝视着夜空，透过星空的面纱和附近的银河系平面，你不禁会感到渺小，直到宇宙的深渊。尽管几乎所有的宇宙都是我们的眼睛看不见的，但我们可观测的宇宙，向各个方向延伸了数百亿光年，其中包含了数量惊人的星系。

那里的星系的确切数量一直是一个谜，估计从数千个增加到数百万个再到数十亿个，所有这些都是随着望远镜技术的改进。如果我们使用当今最好的技术做出最直接的估计，我们会说我们的宇宙中有1700亿个星系。但我们知道的远不止于此，我们现代的估计甚至更大：两万亿个星系。我们是如何到达那里的。

在一个理想的世界里，我们只会把它们都数一数。我们会把望远镜对准天空，覆盖整个物体，收集我们发射的每一个光子，并探测到那里的每一个物体，无论多么微弱。凭借任意好的技术和无限的资源，我们只需测量宇宙中的一切，这将告诉我们那里有多少个星系。

但在实践中，这是行不通的。我们的望远镜尺寸有限，这反过来又限制了它们可以收集多少光子以及它们可以达到的分辨率。在你可以看到的物体的微弱和你可以一次吸收多少天空之间有一个权衡。宇宙的一些部分被介入的物质所掩盖。物体越远，它看起来就越暗淡;在某些时候，一个来源足够遥远，即使观察一个世纪也不会发现这样一个星系。

因此，我们能做的是，在不深入干预物质、恒星或星系的情况下，观察宇宙的清晰部分。你盯着一片天空的时间越长，你收集的光线就越多，你揭示的就越多。我们在1990年代中期首次用哈勃太空望远镜做到这一点，指向一片已知几乎没有任何东西的天空，然后简单地坐在那个地方，让宇宙揭示存在的东西。

这是有史以来最冒险的策略之一。如果它失败了，那将是浪费一个多星期的时间在新校正的哈勃太空望远镜上观测时间，这是最受欢迎的数据收集天文台。但如果它成功了，它承诺以一种我们从未见过的方式揭示宇宙的一瞥。

我们收集了数百个轨道的数据，跨越许多不同的波长，希望揭示出比我们以前检测到的任何星系更暗淡，更遥远，更难看到的星系。我们希望了解超遥远宇宙的真实面貌。当第一张图片最终被处理和发布时，我们得到了一个与众不同的视图。

我们看向的任何地方，从各个方向来看，都有星系。不只是少数，而是成千上万。宇宙不是空的，也不是黑暗的。它充满了发光源。就我们所能看到的而言，恒星和星系到处聚集和聚集。

但还有其他限制。最遥远的星系被卷入宇宙的膨胀中，导致遥远的星系红移超过我们的光学和近红外望远镜（如哈勃望远镜）可以探测到它们的点。有限的大小和观测时间意味着只能看到高于一定亮度阈值的星系。而非常小的低质量星系，比如我们自己后院的Segue3，将太微弱和小而无法解析。

因此，我们可以从1990年代中期的图像中突破我们的技术极限，但即便如此，我们永远无法记录所有的星系。我们做过的最好的尝试是哈勃极限深场（XDF），它代表了紫外线，光学和红外数据的合成图像。通过观察一小块如此小的天空，需要3200万个天空来覆盖我们能看到的所有可能的方向，我们总共积累了23天的数据。

将所有东西堆叠成一张图像，揭示了一些从未见过的东西：总共大约5，500个星系。这代表了有史以来通过太空中狭窄的铅笔状光束观察到的最高密度的星系。

因此，你可能会认为，我们可以通过取我们在这张图像中观察到的数字，并将其乘以覆盖整个天空所需的此类图像的数量来估计宇宙中星系的数量。

事实上，你可以通过这样做得到一个惊人的数字：5500乘以3200万，得出令人难以置信的1760亿个星系。

但这不是一个估计;这是一个下限。在这个估计中，没有一个地方出现过太微弱、太小或太接近另一个星系。被中性气体和尘埃遮挡的星系没有出现，位于哈勃红移能力之外的星系也没有出现。然而，正如这些星系存在于附近一样，它们也应该存在于年轻而遥远的宇宙中。

因此，我们需要得出一个真实估计的重要因素是结构如何在宇宙中准确形成。如果我们可以运行一个以以下内容开头的模拟：

我们可以模拟这样一个宇宙是如何演变的。我们可以模拟恒星何时形成，当重力将物质拉入足够大的集合以创建星系时，并将我们的模拟预测与我们实际观察到的宇宙（包括近处和远处）进行比较。

也许令人惊讶的是，早期宇宙中的星系比今天更多。但不出所料，它们更小，质量更小，注定要融合成古老的螺旋和椭圆机，这些螺旋和椭圆机主宰着我们目前居住的宇宙。与现实最匹配的模拟包含暗物质，暗能量和小的种子波动，随着时间的推移，它们会成长为恒星，星系和星系团。

最值得注意的是，当我们查看与观测数据最匹配的模拟时，我们可以根据我们最先进的理解提取出哪些结构团块应该等同于我们宇宙中的星系

当我们这样做时，我们得到的数字不是下限，而是对我们可观测宇宙中包含的真实星系数量的估计。非凡的答案是什么？

截至今天，我们可观测的宇宙中应该存在两万亿个星系。

然而，这个数字与我们从哈勃望远镜深空图像得出的下限估计值截然不同。2万亿对1760亿意味着我们宇宙中超过90%的星系甚至超出了人类最伟大的天文台的探测能力，即使我们一次寻找近一个月。

隨著時間的推移，星系合併在一起並增長，但小而微弱的星系今天仍然存在。即使在我们自己的本星系群中，我们仍然发现只有数千颗恒星的星系，我们所知道的星系数量已经增加到70多颗。所有星系中最微弱，最小，最遥远的星系继续未被发现，但我们知道它们一定在那里。这是第一次，我们可以科学地估计宇宙中有多少个星系。

宇宙大谜题的下一步是尽可能多地发现和描述它们，并了解宇宙是如何成长的。在詹姆斯·韦伯太空望远镜和下一代地面天文台（包括维拉·鲁宾天文台，巨型麦哲伦望远镜和欧洲超大望远镜）的带领下，我们准备以前所未有的方式揭示迄今为止看不见的宇宙。