星系誕生時的光傳播132億年被我們看到,這個星系的年齡和距離呢

2020-12-06 李論科學

目前人類已知最遠最古老的星系是UDFJ-39546284,誕生於宇宙只有大約5億年的時間,那麼它是怎麼被發現的?以及現在離我們多遠?我們在網上得到的信息是它距離我們132億光年?真實的距離是這樣的嗎?我們就分析下這個問題!

又是哈勃的偉大貢獻

怎樣能看得更遠?我們有個常識,那就是站得更高,有一流的視力!好,就按這個方法來!我們去尋找最遠的星系!

於是我們人類就把最強大的望遠鏡,發射到了太空,讓它連續凝視肉眼看來空無一物的天空,收集更多的光線。你知道發現了什麼?下圖為:哈勃深場!

我們在黑暗、深邃,只佔整個夜空1/32萬的極小的區域裡,發現了超過1萬個星系。

而且,你也應該注意到了,如果你點擊並放大上圖,只看其中的一小部分,你會發現一些更紅更暗的星系!

你可能會想那它們為什麼很暗很紅呢?其實這並不是因為它們是一個暗紅色星系。暗說明了,它們距離我們非常遙遠,發紅是因為宇宙在膨脹!

哈勃是可見光望遠鏡,現在讓我們換一雙眼睛來看看(大致)相同的視野,歐空局Herschel大型紅外天文望遠鏡看到的情況如下:

很明顯第一感覺就是和哈勃深場的解析度一樣好,而且暗紅色的星系明顯減少了。我們可以放大兩張圖片的相同區域,我們發現了什麼?

左邊是Herschel的圖像,右邊是哈勃的。請注意,哈勃所看到的暗淡的紅色星系,通過Herschel的眼睛,看起來和其他星系一樣「明亮」。

現在,你們看到的這個星系,傳播到地球的光有100億年的歷史,這是最遠的星系嗎?

可是我們的宇宙已經有138億年的歷史了,我們還能看得更遠嗎?

答案是肯定的,哈勃團隊創造了目前人類的觀測極限:哈勃極深場。並成功揭示了最遙遠最黯淡的星系,UDFJ-39546284的光線已經向我們傳播了132億年的星系。也就是說它誕生於宇宙5億年的時候,下圖:

就像上文說的,像這樣黯淡的星系我們的肉眼是不可見的,有一個很大的原因,是因為宇宙在膨脹。

上圖就很充分地展示了宇宙膨脹的一些性質。我們發現,星系離我們越遠,它遠離我們的速度更快。其實並不是星系在主動遠離我們!

根據廣義相對論,我們知道是星系之間的空間正在膨脹。當光穿過膨脹的空間時,光的波長會被拉長,導致光向光譜的紅端移動,我們通常稱之為紅移。所以我們就需要更大的遠紅外望遠鏡去觀測深空?

那麼這個誕生了132億年的星系現在在哪

如果你了解廣義相對論,你就能算出任意兩點之間的距離是如何隨著時間推移而變化的。這個問題也是很多朋友比較關心的問題,有時腦袋就打結了!

看上圖,當這個星系誕生時發出的光,也就是我們現在看到的光,當時離我們「只有」14億光年。這仍然是一個巨大的距離,而宇宙在當時只有大約5(算上5億年)億年的歷史!

當光離開星系時,星系和我們之間的空間繼續擴大!光總是離我們越來越近,如果空間不膨脹14億年光就到我們地球了!但是由於空間的膨脹,光到達地球所需的時間比14億年要長得多。

事實上,我們現在能看到這個星系,就說明了光到達地球需要132億年!那麼這個星系膨脹到哪了?網上說是132光年,你覺得正確嗎?

那個遙遠的星系距離我們肯定比132億光年遙遠得多!在這個例子中,這個星系距離我們大約320億光年!並不是網上說的132億年!光線從誕生就靠近我們花了132億年,而星系從誕生就遠離我們怎麼可能還在132光年外呢?光線實際走的路要比星系的真實距離要短得多!

從理論上講,一個星系離我們最遠的距離是多少?

答案是大約460億光年,因為在更早的時間內宇宙還沒有星系的形成。

相關焦點

  • 星系距離和空間膨脹的解讀
    如果文獻上說,一個遙遠星系離我們的距離是110億光年遠,要知道作者想要表達的是什麼:這個星系的光需要110億年的時間才能到達我們地球,那是通過測量星系的紅移效應唯一能確定的事情。在光發射出來的時候,是在110億年前,這個星系那時非常靠近我們,也許只有幾十億光年。而當該星系的光最終到達地球的時候,它與我們之間的距離可能已經大於200億光年。
  • 距離地球最遙遠的星系,光速去到那裡也需要134億年
    筆者-小文光是宇宙中最快的速度,它在真空中傳播的速度可以達到每秒30萬千米,但在偌大的宇宙中,光的速度並不算快。光年則是光在真空中傳播了一年的距離,一光年等於94605億千米,達到光年級別的星體,它所發出的光需要漫長的時間才能到達地球,這也為什麼宇宙中的星體數量如此龐大,但科學家卻很難觀察到它們的原因。
  • 宇宙年齡多大?有的星系「靜悄悄」?答案可能是……
    日前,「你生日那天的宇宙」成為網絡熱搜詞:NASA為慶祝哈勃太空望遠鏡啟用30周年舉辦了一項活動,人們在其官網選擇出生日期,便能看到那一天哈勃望遠鏡拍下的宇宙圖像。人們對這項活動的熱衷,也同樣折射著對宇宙的好奇:它如何誕生?年齡是多少?什麼是星系呢?「宇宙」從何而來?
  • 如果宇宙的壽命是136億年,我們怎麼能看到460億光年外的星系呢?
    然而,理論可觀測的宇宙邊緣與我們之間的所謂的「正確」距離被估計到了465億光年。宇宙是怎麼能夠比根據能觀測到的最遠物體所推測出的範圍實際大這麼多呢? 這裡就提出一個有關消逝的火車和它的汽笛的類比,以此作為較全面的實驗分析來回答上面的問題。
  • 既然光速是宇宙最快速度,為何我們能看到幾百萬光年外的星系?
    相對論表明,光在宇宙中的傳播速度始終保持有限且恆定的光速,這個速度是宇宙中最快的局域速度。而天文望遠鏡能夠觀測到數百萬光年之外的天體,那是因為宇宙的年齡遠不止幾百萬年的時間。位於數百萬光之外的星系發出的光會以光速在宇宙中傳播,它們經過數百萬年之後將會抵達地球,天文望遠鏡或者人眼接收到這些光,自然就能觀測到星系,例如,我們可以用肉眼直接看到位於兩三百萬光年之外的仙女座星系和三角座星系。
  • 138億年,465億光年,人類能看到怎樣的時空極限?
    雖然我們通過肉眼只能看到太陽系附近的恆星,但我們還能看到銀河系之外的天體——四個河外星系,它們分別是16萬光年外的大麥哲倫星系、20萬光年外的小麥哲倫星系、250萬光年外的仙女座星系和300萬光年外的三角座星系。前兩個是銀河系的衛星星系,後兩個是本星系群中的另外兩個大型星系。
  • 距離地球最遙遠的星系!來自134億年前,它藏著宇宙早期的秘密
    據報導,通過更加進一步的深入研究後,科學家們再次確認發現的GN-z11星系是宇宙中目前已知的,最古老、最遙遠的星系,這個星系距地球134億光年,這意味著,我們看到的它,事實上是它最早期的模樣。來自134億年前的「嬰兒星系」在2016年3月的時候,天文學家們通過哈勃望遠鏡,成功發現了一個距離地球東亞偶爾有134億年的「嬰兒星系」,為何這麼說呢?因為當我們看到它的時候,它還是非常年輕的狀態,當然如今它可能早已經消失於宇宙之中,只不過它的光抵達地球需要漫長的時間。
  • 科學家是怎麼計算一個恆星或一個星系離地球的距離的?
    在上小學時,我們就了解了地球與行星、恆星和星系的驚人距離。太陽距離地球約1.5億公裡,這一距離被稱為"天文單位"(AU)。我們最親近的鄰居金星,離太陽0.72AU,而火星離太陽1.52AU。海王星,最遙遠的行星,距離太陽30AU(即448億公裡)。1977年發射的旅行者2號宇宙飛船兩年後才到達木星,但直到1989年才到達海王星。
  • 我們能看到最遙遠的恆星有多古老?
    當我們望向宇宙深處時,我們看到的並不是今天的天體,而是它們在到達地球的光線發射時的樣子。離我們最近的恆星是比鄰星(Proxima Centauri),距離我們約4.24光年;換言之,我們現在看到的是它在4.24年前的發出的光。然而,對於更遠的恆星,當我們回望它們時,還必須考慮到宇宙的膨脹。而且,這些恆星也是在很長一段時間之前形成的,比如比鄰星誕生於48.5億年前,比太陽還要古老。
  • 宇宙中最遙遠的星系有多遠?
    但是球(或光)需要穿過更多的星體,所以球有更大的滾動距離,而光有更大的旅行距離。此外,當球/光最終到達時,迴避最初發射光時兩星體之間的距離更遠。圖片來自:拉伯(萊頓大學)、美國國家航空和宇宙航行局、美國生態學會和加利福尼亞理工學院EGS8p7星系是目前已知最遙遠的星系。當測量到8.63的紅移時,我們發現光走了132.4億年才到達我們身邊。更準確地說,我們看到的星體是宇宙只有5.73億歲時的星體。
  • 宇宙大爆炸2億年後誕生首個星系 清除宇宙濃霧
    【科技訊】11月7日消息,據悉,太空中的首個星系是在宇宙大爆炸2億年之後出現的。天文學家認為,宇宙中引起再電離的物質必定來自星系,但一直缺乏相關的證據支持。目前,這項最新研究或許將有助於揭開這一謎團。
  • 宇宙年齡138億歲是怎樣測算出來的
    宇宙是我們這個世界最老的存在,因為這個世界的一切,都是有了宇宙之後才生發出來的。所有物質,從看不到的微觀世界基本粒子,到以光年計的巨大天體,都有一個誕生、成長、成熟、衰老、死亡的過程。我們通過看一個人的皮膚、頭髮、精神狀態等外觀,通過檢查一個人的骨骼狀態和各項生理指標得出這個人的大致年齡;我們可以通過探查元素同位素的半衰期,計算出地球、月亮等天體的年齡。
  • 138億年!這個年齡是否適用宇宙中所有的觀察者?
    ——尤瓦爾·涅曼說到的宇宙的年齡,我們可以根據宇宙的各個階段的膨脹歷史和宇宙中存在的古老星團推斷出,我們的宇宙起源於138億年前的大爆炸,這個138億年是大爆炸以來我們地球上的人類所經歷的時間,既然時間是相對的,那麼對於宇宙其他部分的觀察者來說宇宙的年齡意味著什麼?
  • 132億年前「黑暗時代」:52個亞毫米級星系,讓我們成功窺探過去
    比如,通過人類已部署在太空中、目前最先進的望遠鏡——哈勃,人們可以看到最遙遠的天體MACS 1149-JD,這個距地約132億光年的星系,浮現於哈勃極深空望遠鏡(XDF)的圖像中!    透過它,我們似乎看到了宇宙大爆炸後大約10億年,也就是天文宇宙學家一直念叨的宇宙「黑暗時代」。它到底是不是我們之前所設想的那個樣子:充滿了氫的氣體雲、這些氣體雲有時候還遮蔽了可見光和紅外線。
  • ALMA望遠鏡發現了意料之外的「寶寶」星系
    這個星系發出的光到達地球需要經過124億年左右,也就是說,我們觀測到的是處於14億歲時期的宇宙(宇宙年齡為138億歲)。根據理論推測,在宇宙初期所有星系內部的氣體都在劇烈的運動著,非常不安定。但是,在這個星系中的氣體運動卻驚人地有秩序,這顛覆了我們對宇宙誕生的認知,也得以讓我們從新的視角去觀察宇宙的過去。
  • 如何從星系的退行速度推斷出星系距離?
    這個答案在一段時期被眾人所熟知,即星系距離和它的退行速度是成比例的,被稱作哈勃定律,哈勃於20世紀20年代後半期對此進行了觀察演示。原理在於,如果你假設宇宙是均勻的,各向同性的,那麼哈勃定律也可以通過理論預測出來。星系的退行速度與星系距離之間的比例常數即稱之為哈勃常數。
  • 宇宙學家看到120億光年遠的類銀河星系
    與歐洲南方天文臺(ESO)合作使用阿塔卡瑪大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的天文學家,發現了一個非常遙遠、非常年輕的星系系,看起來非常像我們的銀河系。這個類銀河系距離我們很遙遠,它花了超過120億年的時間才能到達我們:我們所看到的就像宇宙只有14億年的歷史一樣。
  • 宇宙138億年的年齡是怎麼知道的呢?
    對於現在的科學技術來說,研究宇宙的起源是一個極其複雜的問題,但是隨著我們科學技術的發展,特別是各種類型的望遠鏡如射電望遠鏡等技術的提升,相信我們對宇宙的了解會越來越多。宇宙起源於何處呢?現在比較被大家接受的是宇宙大爆炸理論,宇宙起源於一次大爆炸,隨著能量和物質的不停傳播或者膨脹逐漸形成了我們今天所看到的宇宙。那麼這次大爆炸是源於何時呢?
  • 宇宙學家看到120億光年遠的類銀河星系
    與歐洲南方天文臺(ESO)合作使用阿塔卡瑪大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的天文學家,發現了一個非常遙遠、非常年輕的星系系,看起來非常像我們的銀河系。這個類銀河系距離我們很遙遠,它花了超過120億年的時間才能到達我們:我們所看到的就像宇宙只有14億年的歷史一樣。
  • 為什麼宇宙的年齡是 130 億年,而我們卻能看到 470 億光年遠?
    我只是不理解如果光速不可超越的話,怎麼會在130億年時間裡產生了470億光年的距離,並且是人類可觀測到的,也就是說還有更遠的東西我們目前還無法觀測得到呢。求一個通俗易懂簡單的解釋。v=XBr4GkRnY04但是,由於我們之間的空間也在不斷膨脹(注意上面0號小人的類比),當我們之間的空間膨脹到可以看到138億年前物體發射出的光時