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過去,宇宙普遍被認為是永恆存在的,沒有起源時間。隨著現代天文學的發展,天文學家發現了宇宙在膨脹。如果把時間倒退回去,宇宙會越來越小。直至時間的盡頭,宇宙成了一個奇點,這被認為是宇宙的起源。
根據目前最為精確的觀測數據,宇宙的起源時間為距今138億年前,宇宙從奇點大爆炸中創生。大約38萬年後,宇宙發出了最早的光,它們穿越時空,來到如今的地球上。這些光子已經變成了肉眼不可見的微波,可以用射電望遠鏡探測到,它們被稱為宇宙微波背景輻射。
之所以稱之為背景輻射,是因為它們是最為古老的光子,而且均勻地分布在宇宙的各個角落。當我們望向時間的盡頭時,最終所能看到的光子就是宇宙微波背景輻射。更早之前的宇宙沒有自由光子,我們無法看到當時的情況。
光速是宇宙最快速度,光在1年的時間裡可以前進1光年的距離。宇宙誕生至今已有138億年,這意味著光最遠傳播了138億光年。那麼,138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?
我們的太陽系直徑為2光年,太陽系又在直徑為10萬光年內的銀河系之內。銀河系則是位於直徑為980萬光年的本星系群中,本星系群之外是直徑為1.1億光年的本超星系團,本超星系團又是位於直徑為5.2億光年的拉尼亞凱亞超星系團之中。
在拉尼亞凱亞超星系團之外,還有更加廣袤的空間。大尺度纖維狀結構、宇宙長城等更大的宇宙結構橫亙於空間中。再向外不斷延伸,一直到138億光年,那裡並非宇宙邊界。
光最遠前進了138億光年,這並不意味著138億光年外就是宇宙的盡頭。因為宇宙膨脹速率不受光速限制,空間自身結構可以不斷擴張。只要選取空間中距離足夠遠的兩個點進行觀測,就會發現空間的膨脹速率超過了光速。
由於空間的超光速膨脹,宇宙的實際距離要比138億光年大得多。138億年前,宇宙中發出了最早的光,但並不是所有的光都能到達地球,只有一些區域的光最終能夠來到地球上。
空間膨脹速率遠超光速,138億年前的那些發光區域已經退行到了465億光年之外。也就是說,我們最遠其實可以觀測到465億光年,這個範圍被稱為可觀測宇宙。
在138億光年外,仍然是可觀測宇宙的一部分,那裡也有很多星系,它們在過去發出的光可以抵達地球,所以我們能夠觀測到它們過去的景象。同樣地,如果那裡有外星文明,他們也能觀測到過去的銀河系。
不過,138億光年外的星系如今是怎樣,我們恐怕永遠也無法知道。有人可能會有疑問了,138億光年的距離,光走138億年就能到達,我們再等138億年,人類的後代不就能觀測到了嗎?
原因還是在於空間超光速膨脹。根據哈勃常數計算,差不多在138億光年的地方,那裡的河外星系遠離銀河系的速度超過了光速,所以它們現在發出的光未來無論如何也到不了地球。