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哈勃望远镜已看到134亿光年,宇宙究竟有多大?为什么那么大?

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发表于 2021-11-10 13:01:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
在2016年3月,美国国家航空航天局(NASA)发布了由哈勃空间望远镜拍摄到的一个遥远星系的星光图片,这个星系极其遥远,由于宇宙膨胀的缘故,它正在高速远离我们,根据光谱分析,测量到其红移量高达11.1,按照目前测定的哈勃常数计算,它距离我们约有134亿光年,这意味着,它的光是在134亿年前发出的,在宇宙空间传播了134亿年后抵达地球并被哈勃空间望远镜捕获。

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根据2013年3月21日由欧洲航天局(ESA)的普朗克卫星最新数据确定的宇宙年龄,宇宙诞生至今约138.2亿年。这意味着,这个编号为GN-z11的遥远星系在宇宙大爆炸后4亿年左右就诞生了。

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这张哈勃空间望远镜拍到的光学影像图片虽然看起来是一团黯淡的红色星云,但其实它是一个蓝色的星系,里面拥有大量的剧烈燃烧的大质量蓝巨星。但由于距离遥远,在传播过程中发生了极其严重的宇宙学红移(哈勃红移),导致被望远镜捕获时星光如此黯弱。不过其实这很好理解,在如此大的红移之下,一般小质量恒星的光已经在可见光以外了,难以被光学(可见光)波段的哈勃空间望远镜捕获。

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但可以确定的是,这里远不是宇宙的边缘,它仅是接近可观测宇宙的边缘,而更远的星系已经脱离了我们的观测范围以外了。这是由于从宇宙大爆炸之初就持续至今的宇宙膨胀,导致宇宙的大部分星系都正以超越光速的速度远离我们,我们将永远无法看到它们所发出的光了。因此,实际上宇宙有多大,科学家目前并不知晓,只知道很大很大……

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为了看到更遥远的星系,探索早期宇宙的演化,探测第一代的恒星和星系,美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大国家航天局(CSA)共同研发的红外空间望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜将升空接替哈勃空间望远镜的任务,红外波段观测能力加上数倍于哈勃空间望远镜的口径,将有望发现更多红移量更大的遥远天体。

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你可能会奇怪,不是说这已经是宇宙诞生后4亿年就发出的光吗?最远不就宇宙大爆炸后0年发出的光吗?就算是宇宙诞生就发出的光,距离我们不就138.2亿光年吗?为什么说不知道宇宙究竟有多大?难道还会比138.2亿光年更大吗?
这里面其实有个误区,以为我们看到的星系就是最远的星系了,你以为我们看到的这个134亿光年的GN-z11星系就是134亿年前距离我们最远的星系了吗?如果你这么想的就想得太简单了,可以肯定的是,这个134亿光年的GN-z11星系在134亿年前绝非距离我们最远的星系。那么那时比它更远的星系呢?很显然那些星系的光还没传到地球……

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另一方面,宇宙学的距离是相当复杂的,我们现在所说的134亿光年只是只它的光行距离,也就是光在134亿年时间里走过的距离。但由于光在传播过程中宇宙一直在膨胀,现在所说的这134亿光年实际上已经不止134亿光年了,但为了方便理解和计算,我们一般还是使用光行距离,也就是134亿光年,因为光行距离跟宇宙年龄很容易对应上,我们一说某个星系距离我们多远,就很容易知道它的光是宇宙诞生后多少年发出的。按照宇宙年龄,宇宙的可观测半径应该是138.2亿光年,但实际上当考虑了宇宙膨胀,可观测宇宙的实际半径根据估算大约在465亿光年,是光行距离的3倍多。

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而且随着上世纪末科学家发现的宇宙加速膨胀,这个光行距离跟实际距离——固有距离之间的差距将继续加大。

那么问题来了,宇宙为什么会那么大?为什么会超过极限速度光速所能达到的尺度?这是因为宇宙经历了从诞生至今的持续膨胀,而且在宇宙大爆炸的初期,膨胀的速率超乎寻常,特别是在暴胀期的指数级膨胀,导致宇宙里最快的速度上限——光速已经无法定义宇宙的尺度。
至于宇宙为什么会膨胀?宇宙为什么会那么剧烈地暴胀?还不知道……目前这是个未解之谜,有一些理论假说,但根源性的问题还无从知晓。

本文版权归原作者星宇飘零2099所有,如有侵权请联系管理员删除,原文地址:https://m.toutiao.com/i6871266372911890958/
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发表于 2021-11-10 13:01:35 | 显示全部楼层
134亿光年很大吗?
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发表于 2021-11-10 13:02:09 | 显示全部楼层
计算是否错误?
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发表于 2021-11-10 13:02:48 | 显示全部楼层
1兆=1亿x1亿。1万×1万=1亿。1百x1百=1万。10x10=100。
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