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目前，我们在地球上朝着各个方向观测到，最远只能看到465亿光年的距离，这就是可观测宇宙的范围。我们处在包含上千亿颗恒星的银河系中，而银河系又是处在包含2万亿个星系的可观测宇宙中。虽然宇宙中的星系非常多，但它们都遵循同样的物理学规则。 通过观测银河系及其附近的星系，我们知道，现在的星系通常被引力束缚成一个整体，质量非常庞大，其中有些年老的恒星在衰亡，还有一些新的恒星在诞生。据估计，银河系中每年大约有1颗中低质量恒星演化为白矮星，每100年大约有3颗大质量恒星爆发成超新星，每年大概还有6颗新的恒星诞生。因此，银河系整体上还是欣欣向荣的，恒星的数量还在持续增加。 星系合并在宇宙中非常普遍，当两个大小相似的星系在引力的作用下发生碰撞时，由此会引发星爆，大量新的恒星会从星云中形成。星爆星系十分明亮，它们的亮度甚至可以比大型星系更耀眼。在适当的情况下，星系中的一些星云会形成恒星，而其余的气体云则会被驱逐出星系，进入星系际空间，成为星系际介质。 随着新恒星的不断形成，星系中的气体云会逐渐耗尽。那些质量最大、光谱呈现为蓝色的大质量恒星寿命非常短暂，只有几百万年到几千万年。当那些大质量恒星逐渐消亡时，星系也就会随之老去。星系中只会剩下一些更红、更暗、质量更低的恒星，尤其是那些质量很小的红矮星。 例如，距离我们2.4亿光年的NGC 1277是一个典型老去的星系，它在过去数十亿年来没有新恒星形成，内部也基本上没有气体云。这个星系中的恒星大都非常古老，很多恒星的诞生时间比太阳早了70亿年。 由于光速的限制，当我们观测更远的宇宙时，我们看到的是越年轻时的宇宙，因为那些光经过漫长时间的传播才来到地球上。哈勃深场、超深场和极深场等捕捉到了早期宇宙的光，让我们可以看到100多亿年前的星系。那时的星系要比现在的更小、更蓝，而且充满了更年轻的恒星，因为早期星系中富含宇宙大爆炸所留下的星云。 然而，哈勃太空望远镜发现的MACS J2129-1星系完全出乎天文学家的预料。在距离地球60亿光年的地方，存在一个名为MACS J2129-0741的星系团。这个质量巨大的星系团强烈扭曲了周围的空间，使得遥远背景星系的光经过其附近时发生了扭曲，产生了广义相对论所预言的引力透镜效应。其中，我们可以看到一个遥远的星系——MACS2129-1，它距离我们108亿光年。 尽管MACS J2129-1星系的质量达到了银河系的3倍，但它的气体云含量非常少，结构十分紧凑，大小只有银河系的一半，自转速度是银河系的两倍。这个星系的颜色非常暗淡，完全没有新的年轻恒星。 MACS2129-1是早期宇宙中的星系，那时宇宙才诞生30亿年，它发出的光用了108亿年才到达地球。如此早期的星系却没有新的恒星，气体云被消耗殆尽，这仍然是天文学家无法解释的谜团。 |
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