宇宙中有多少个星系？

银河系只是充斥着无数星系的宇宙中的一粒微尘。但如果非要进行科学估算，宇宙中究竟有多少个星系呢？

这个问题听起来简单，但事实并非如此。首要难题在于，即便使用最强大的望远镜，我们所能观测到的也只是宇宙的极小一部分。

“可观测宇宙指的仅仅是宇宙中那些光抵达地球的区域，” 现任欧洲航天局（ESA）外联官员的天体物理学家凯・诺埃斯克（Kai Noeske）在接受《生活科学》采访时表示。宇宙的年龄为 138 亿年，但可观测宇宙向各个方向延伸的距离却远超 138 光年。这是因为宇宙在不断膨胀，且在宇宙规模尚小时，光就已经开始传播了。

诺埃斯克指出：“如今，可观测宇宙在各个方向上的半径约为 460 亿光年。”

即便如此，这个范围仍远小于我们对整个宇宙的最小估算值。行星科学研究所资深科学家帕梅拉・盖伊（Pamela Gay）向《生活科学》透露：“我们观测到的宇宙至多仅占其总量的 3%。”

第二个难题在于，星系的数量过于庞大，我们只能根据在宇宙小区域内的观测结果来估算总数。

盖伊解释道：“先观测一小块区域，统计该区域内的所有星系，再根据整个天空的面积进行推算。”

但这种方法也需要设定一个界定标准。诺埃斯克提出：“我们该如何定义‘星系’？宇宙中既有质量远超银河系 10 倍的巨型星系，也有大量小型星系 —— 从质量约为银河系 1/10 的低质量星系，到更小的矮星系，种类繁多。”

因此，科学家需要为星系设定一个最小质量标准，才能开展估算工作。

诺埃斯克表示：“若我们设定一个保守的质量下限（例如 100 万个太阳质量），推算出的结果是，从宇宙诞生至今，其平均星系数量约为 1 万亿到 2 万亿个。” 科学家认为，宇宙早期的星系数量比现在更多，这也是为何星系估算值是一个跨时间的平均值。

“但这些结果均来自哈勃望远镜 —— 詹姆斯・韦伯太空望远镜正开始验证这些结论 —— 而这些望远镜（虽功能强大）仍处于太阳系内，其观测能力会受太阳系内各类天体产生的背景光影响，” 盖伊说，“不过，我们有一艘探测器的相机已脱离太阳系内的干扰，它就是新视野号航天器。”

2021 年的一项研究利用 “新视野号” 搭载的相机，测量了不同天区的总光量，并估算出产生这些光所需的星系数量。

“由于脱离了太阳系内所有光源的干扰，研究人员突然发现，所需的星系数量比我们之前认为的要少，” 盖伊解释道，“因此他们估算，可见宇宙中的星系数量约为 2000 亿个，甚至可能低至 1000 亿个。”

她表示：“因此，我们可观测宇宙中的星系数量，上限约为 2 万亿个，下限约为 1000 亿个。”

若假设这部分仅占整个宇宙的 3%，我们可将这个范围的星系数量乘以相应倍数，得到整个宇宙的星系总数。而如果我们观测到的宇宙范围比预想的更小，那么宇宙的总星系数量也会随之减少。

但问题在于，我们根本不知道宇宙的实际大小，因此这些估算结果也存在不确定性。盖伊说：“如果宇宙是无限的，那么其中的星系数量也将是无限的。”