我们如何获得如此遥远的星系照片？

对此的可能答案是，从银河系发出的光一直行进十亿英里，直到地球，在那里，哈勃太空望远镜通过其传感器拾取了这些光，并能够构造银河系的图像。

但是，如果这是真的，并且银河系相距数十亿英里，那么从银河系发出的光粒子不应该散布到整个地方吗？毕竟他们已经旅行了数百万年，并且可能与小行星和其他异物相撞。大约95％的光子实际上到达地球的机会是多少，从而为我们提供了非常详细的图像。

考虑距离地球1.492×10 ^ 19 mi的仙女座星系。如果从银河系发出的光向各个方向传播，那么我们如何仍然可以绘制出整个银河系，如下面的照片所示？

因为光子可能撞击其他物体，而“从未到达地球”，难道不希望银河系丢失一半吗？

星系中的数以百万计甚至数十亿光年的距离常常（但并非总是）使它穿过宇宙并到达我们，这有两个原因：

1. 首先，星系间介质（IGM）非常稀。那里的粒子数密度约为，比海平面的空气低约26个数量级！这意味着，如果您考虑从仙女座到银河系的横截面为，它将包含大约一微克物质（感谢Rob Jeffries抓住了一个因素错误）。$n\sim10^{-7}\,\mathrm{cm}^{-3}$$1\,\mathrm{cm}^{2}$$10^6$

2. 其次，即使光子接近原子，也只有在其能量与原子中的某些跃迁非常匹配时才会被吸收。由于大多数原子都是离子化的（因此应称为等离子体，但在天文学中通常不加以区分），因此没有电子吸收光子。光子更可能通过Thomson散射与自由电子发生相互作用，但是Thomson的横截面非常小，因此即使您考虑自从“大爆炸”以来，CMB光子就已经穿越了宇宙-仅约5％的光子在途中与电子发生了相互作用。$(\sim10^{-24}\,\mathrm{cm}^{2})$

换句话说：透射光的数量取决于两个因素：1）沿视线的物质的数量，以及2）物质吸收光的能力。在IGM中，两者都非常小。当光进入银河系内部的星际介质（ISM）时，可能会遇到带有能够吸收光的原子的更密集的云。但是通常（尽管并非总是如此），与地球大气层相比，“密集”仍然非常稀薄。

一般而言，如果一束光束穿过粒子的区域，每个粒子的横截面为（例如，以cm），则每光束区域粒子（例如，以cm）通过，则介质的不透明度由光学深度给出，该光学深度由 那么，光子 的透射分数为 通常，取决于波长，因此部分光谱可能不受阻碍地通过，而另一部分可能会被完全吸收。$\sigma$$^2$$N$$^{-2}$ $\tau$

下图（从此处开始）显示了一个类星体的光谱，该类星体位于220亿光年的距离，即比仙女座更远的倍。您会看到有几条细的吸收线（由中间的氢云引起，其密度比IGM高10-100倍），但仍然有大部分的光进入我们的视野。$10\,000$

因为我们从这个类星体看到的光是很久以前发出的，所以当时的宇宙很小，因此密度更大。尽管如此，仅吸收了一小部分。发射的光越远，发射的时间就越早，这意味着更小的宇宙和更高的密度，因此吸收了更多的光。如果您考虑这个距地球270亿光年的类星体（从这里开始），您会发现在光谱的一部分中吸收了更多的光。但是，仍然有很多光线直通我们。

只是吸收短波长的原因很有趣-但这是另一回事。

正如罗布·杰弗里斯（Rob Jeffries）所说，宇宙主要是空的空间。光子可以轻松地传播数千光年，而不会与任何事物发生相互作用。大多数相互作用将在光子进入地球大气层时发生。哈勃避免了这种情况。这些照片最有可能是结合了几次观看会议后得到的，基本上可以延长观察银河的时间。

您的问题有一个误解，我认为其他答案都没有解决。

如果从银河系发出的光向各个方向传播，那么我们仍然可以映射出整个银河系

光被从在所有方向上发射的星系。它只有极微小的一部分直接射向地球，而任何给定的望远镜都会收集甚至更微小的一部分。但是我们仍然可以看到它，因为星系非常非常明亮。仙女座包含大约一万亿颗恒星。

很抱歉，如果这种逻辑看起来有点循环，但是我们可以得到星系的清晰图片，因为它们是不可见的。

如前所述，空间确实非常大而且非常空。我们很难考虑到这一点，因为我们旁边有很多东西-但这实际上是一个非常不寻常的情况。太阳的下一颗恒星距离我们超过4光年，但是我们从那里得到的光几乎全部（99.9999999999 ...％）朝着我们的方向前进-与更远处的光相同-我们得到了大量的光子从很远的物体发送给我们。

哈勃还使用简单的镜头技术和长时间曝光来拍摄远处物体的图像-因此接收到更多的光来构成图像。

但是，与此相反，几乎不可能拍摄另一个星系或尘埃云后面的星系（或恒星）的照片。例如，我们无法轻易地看到自己银河系的中心，因为路上有很多尘埃，气体和恒星。另一方面，您所询问的图片似乎是仙女座，它位于银河系平面上方。与直径相比，我们的银河系非常薄，而且我们是离开银河系中心的一条不错的路，这意味着路上的东西要少得多。

我们已经拍摄了一些星系，这些星系被灰尘遮盖了：

已经有了一些好的答案，但是我想补充一下我的两分钱：

我们如何获得如此遥远的星系照片？

因为他们和我们之间没有太多干扰干涉我们相机的光线。

对此的可能答案是，从银河系发出的光一直行进十亿英里，到地球，哈勃太空望远镜通过其传感器拾取了这些光，并能够构造银河系的图像。

距土星十亿英里。实际上距离是随轨道变化的，但是请参见Space.com上的这篇文章：“在它们最遥远的地方，当它们彼此位于太阳的相对两侧时，它们相距仅十亿英里（17亿公里）”。在仙女座星系是大约十五个十亿十亿英里远。或大约十五英里。

但是，如果这是真的，并且银河系相距数十亿英里，那么从银河系发出的光粒子不应该散布到整个地方吗？

别忘了光子具有E = hf波的性质。即使它们散布在空中，您仍然可以看到月亮。是的，太空中有些光线会误入歧途。但不是那么多，以至于夜空是些空白的雾蒙蒙的傻瓜。您也可以看到土星。还有星星。还有星系，但是它们相当暗淡。

毕竟他们已经旅行了数百万年，并且可能与小行星和其他异物相撞。大约95％的光子实际上到达地球的机会是多少，从而为我们提供了非常详细的图像。

机会很高。我们拥有行星和事物的图片，因为几率很高。

考虑距离地球1.492×10 ^ 19 mi的仙女座星系。如果从银河系发出的光向各个方向传播，那么我们如何仍然可以绘制出整个银河系，如下面的照片所示？

如果我被灯罩住，我将向各个方向发光，您会看到我，因为其中有些光线进入了您的眼睛。Andomeda星系与此类似。

因为光子可能撞击其他物体，而“从未到达地球”，难道不希望银河系丢失一半吗？

不。如果有一半光子没有到达地球，您只会看到一个昏暗的星系，仅此而已。

让我给一些简单的解释。

不不不。95％的光子不会到达地球。即使仅由一颗恒星发出的光子（在几秒钟内）发出的光子的5％（例如，由我们的太阳到达地球），我们的星球也将被完全烧焦！到那时，仙女座拥有数千亿颗恒星（或太阳）。除了无穷无尽的数字外，我们什么都没有到达。令人难以置信的是到达我们的光子所占的百分比是多么小！您可以尝试大致计算。计算太阳发射的光子到达地球的百分比非常容易。太阳距离地球只有8分钟的路程，而仙女座星系距离我们已有250万年之久！因此，实际上，想象有多少光子到达我们并不难。

现在，为什么小行星，行星或恒星不阻挡一切？仙女座太大了，无法像这样被封锁！通过在它们之间放置一些斑点，可以更轻松地从太空阻挡太平洋的景色！仙女座的直径超过2亿光年。我们可以遮挡它吗？实际上，它可能被接近我们太阳系的大星云所阻挡。这样的星云直径必须是许多光年。它必须足够密集；也不是太远。幸运的是，从我们的角度来看，没有什么能阻挡这个美丽的星系。但是，其他一些星系和深空物体也会发生这种情况。至于非常遥远的星云，在我们看来，它们不会阻挡仙女座星系，因为在距离更远的仙女座星系的背景下，它们看起来太小了。

为什么光没有散射？为什么要分散那么多，使仙女座模糊？当月球出现在地平线上时，它的光线穿过几百英里几乎与地球表面平行的密集大气；但是，我们仍然可以在上面训练望远镜，并观察月球的各种特征。这不是一个很干净的视图，但我们仍然会看到很多。现在，太空中的光几乎穿过了整个真空，尤其是星系之间的空隙是空的。因此，没有理由将光散射太多。光子和许多其他粒子足够稳定，并且可以传播更大的距离：数十亿光年。另一种看待它的方法是问一个问题：光子应偏离其直线路径多少，以使仙女座对我们变得模糊。好吧，他们必须走很多路，而仙女座的直径太大了。这似乎不合逻辑，因为光子沿直线传播。诸如恒星和黑洞之类的大物体会影响它们的路径，但是仙女座的直径是如此之大，以至于无法选择，除非我们在仙女座与太阳系之间的线上人为地放置数万亿个黑洞，以试图扭曲或使这些黑洞吞噬银河系中的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：这似乎不合逻辑，因为光子沿直线传播。诸如恒星和黑洞之类的大物体会影响它们的路径，但是仙女座的直径是如此之大，以至于无法选择，除非我们在仙女座与太阳系之间的线上人为地放置数万亿个黑洞，以试图扭曲或使这些黑洞吞噬银河系中的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：这似乎不合逻辑，因为光子沿直线传播。诸如恒星和黑洞之类的大物体会影响它们的路径，但是仙女座的直径是如此之大，以至于无法选择，除非我们在仙女座与太阳系之间的线上人为地放置数万亿个黑洞，以试图扭曲或使这些黑洞吞噬银河系中的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：像恒星和黑洞会影响它们的路径，但仙女座的直径是如此之大，以至于无法选择，除非我们在仙女座与太阳系之间的线上人为地放置数万亿个黑洞，以试图扭曲仙女座的图像或使这些黑洞吞噬来自银河系的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：像恒星和黑洞会影响它们的路径，但仙女座的直径是如此之大，以至于无法选择，除非我们在仙女座与太阳系之间的线上人为地放置数万亿个黑洞，以试图扭曲仙女座的图像或使这些黑洞吞噬来自银河系的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：除非我们人为地在仙女座星系和我们的太阳系之间沿线放置数万亿个黑洞，以使仙女座星系的图像变形或使这些黑洞吞噬银河系中的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：除非我们人为地在仙女座星系和我们的太阳系之间沿线放置数万亿个黑洞，以使仙女座星系的图像变形或使这些黑洞吞噬银河系中的所有光线！因此，当天文学家说大部分的光到达我们时，它们的意思是星际空间几乎是完全真空的，而精确地朝着我们的方向前进的光子是“自由”移动的。但是，只有极少数照片正好朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：仅有极少数人完全朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：仅有极少数人完全朝着我们的方向前进，足以拍摄出精美的照片。为什么？这就是为什么：

Andromeda 的绝对大小（相对于光年远比太阳高倍的物体的相对亮度）约为。我们的太阳只有左右。数字越高，则物体越暗。用的绝对magnitute的对象。将比太阳倍亮 仙女座和我们的太阳之间的差是。这意味着仙女座的亮度大约是太阳的倍。33 - 21.5 5 1 2.5 5 - 1 = 40 - 21.5 - 5 = - 26.5 2.5 26.5 ≈ 40 ，000 ，000 ，$40$$33$$-21.5$$5$$1$$2.5^{5-1}=40$$-21.5-5=-26.5$$2.5^{26.5}\approx 40,000,000,000$

至于夜空有多大，纵向上它大约是月球直径的六倍，但是您只能看到明亮的中央部分。要查看整个范围，您需要使用大光圈望远镜和长时间曝光摄影以收集更多的光线并产生更好，更详细的图像。

希望这个原始的解释会有所帮助。如果天气允许，今天可以看到仙女座:)