138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?

2020-12-04 火星科普

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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。

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  • 138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?
    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?
  • 為什麼宇宙年齡僅138億年,而整個宇宙直徑卻有24萬億光年?
    ​根據現代宇宙學,宇宙的時間和空間都是創生於138億年前的奇點。138億年過去了,宇宙的直徑膨脹為930億光年,膨脹速度為光速的3.37倍,這與相對論所說的光速最快不矛盾嗎?宇宙的半徑不應該是「宇宙年齡×光速=138億光年」嗎?
  • 宇宙才形成138億年,人類卻能觀測到465億光年外,為什麼?
    根據現有的科學知識,科學家們吧宇宙誕生日期放到了138億年前,那個時候宇宙就是一個小點,然後宇宙爆炸後便不斷向外膨脹,因此我們才說宇宙是無邊無際的,因為宇宙只有138億年的年齡,最早誕生的光線也只能跑138億年。
  • 930億光年外是宇宙的邊緣嗎?如何能到達宇宙的邊緣?
    那930億光年外是什麼?是宇宙的邊緣嗎?其實答案很簡單:930億光年外還是我們的宇宙。但這樣回答有小朋友就不樂意了,既然還是我們的宇宙,那為什麼說宇宙是930億光年的呢?這就要從930億光年的來歷說起。
  • 宇宙年齡138億年,直徑930億光年,宇宙膨脹超光速了嗎?
    對於宇宙我們最直觀的感受就是大並且歷史悠久,在空間上和時間上都屬於極致的一幢狀態。目前的科學體系就是建立在奇點暴漲之後,經常有人提出這樣的言論:奇點之外是什麼?奇點之前是什麼?那麼就就徹底告訴你,在當前的科學體系下奇點之外和之前的概念是沒有意義的。
  • 宇宙年齡僅138億年,但直徑卻有24萬億光年,為什麼會超光速?
    根據現代宇宙學,宇宙的時間和空間都是創生於138億年前的奇點。138億年過去了,宇宙的直徑膨脹為930億光年,膨脹速度為光速的3.37倍,這與相對論所說的光速最快不矛盾嗎?宇宙的半徑不應該是「宇宙年齡×光速=138億光年」嗎?
  • 宇宙年齡僅138億年,但直徑卻有24萬億光年,為什麼會超光速?
    根據現代宇宙學,宇宙的時間和空間都是創生於138億年的奇點。138億年前過去了,宇宙的直徑膨脹為930億光年,膨脹速度為光速的3.37倍,這與相對論所說的光速最快不矛盾嗎?宇宙的半徑不應該是「宇宙年齡×光速=138億光年」嗎?事實上,無論是宇宙大爆炸理論,還是相對論,都是科學界廣為接受的理論,這兩者並不存在衝突。而且宇宙的直徑並非930億光年,也不是138億光年,而是至少達到24萬億光年。930億光年只是可觀測宇宙的大小,地球位於這個範圍的中心。
  • 宇宙有盡頭嗎?如果一直朝一個方向走,你會發現什麼?
    至於宇宙的起源,目前的主流觀點是起源於138億年前的一次奇點爆炸。一個小小的奇點就能變成一個浩瀚的宇宙,真的顛覆了很多人的認知。雖然目前對於大爆炸理論還沒有足夠確切的證據,但是很多宇宙觀測數據都支持這個理論的正確性。
  • 138億年!宇宙的時間盡頭有多久遠?
    宇宙是否有一個起源時間?時間是否有盡頭?這可謂是人類長久以來最想揭開的一系列重大問題之一。隨著現代天文學的發展,這個問題已經有了初步的答案。早前的人們普遍認為,宇宙是穩恆態的,其存在時間是無限的,過去和未來的時間都是無窮無盡的。對此,19世紀的天文學家奧伯斯提出了一個觀點來反駁宇宙時間的無限。
  • 我們的宇宙到底有多大?是138億光年嗎?
    現在,科學家用不同的方法測量了宇宙膨脹的速率,即哈勃常數,由於使用不同方法測量的結果存在差異,我們一般採用普朗克衛星通過宇宙微波背景輻射測量到的值,約等於67.80±0.77(km/s)/Mpc(Mpc為百萬秒差距,1秒差距約等於3.261光年),根據這數值可以計算得到宇宙的年齡約為138.2億年。
  • 138億年!宇宙的時間盡頭有多久遠?
    宇宙存在了多長時間?宇宙是否有一個起源時間?時間是否有盡頭?這可謂是人類長久以來最想揭開的一系列重大問題之一。隨著現代天文學的發展,這個問題已經有了初步的答案。早前的人們普遍認為,宇宙是穩恆態的,其存在時間是無限的,過去和未來的時間都是無窮無盡的。對此,19世紀的天文學家奧伯斯提出了一個觀點來反駁宇宙時間的無限。
  • 宇宙有多大?存在了多長時間?盡頭是什麼?
    根據宇宙學標準模型,宇宙的存在時間不是無限的,而是大約138億年。另一方面,可觀測宇宙的直徑約為930億光年。那麼,這是否意味著465億光年之外是宇宙的盡頭呢?答案是否定的。我們在地球上朝著任何方向觀測,最遠只能看到465億光年外的天體。但可觀測宇宙的邊緣只是我們目前所能觀測到的極限,並非是宇宙的邊緣。由於宇宙存在的時間是有限的,光速也不是無限快,所以宇宙中還有一部分是我們現在所無法觀測到的,那裡的光還沒有足夠的時間走完去往地球的路途。
  • 宇宙直徑達930億光年,根據相對論,為什麼宇宙年齡只有138億年?
    所以最後計算出的宇宙的年齡大約是138.2億年,相對應的可觀測宇宙大小是930億光年。很多朋友將宇宙的大小理解成930光年,但資料中都寫了可觀測宇宙,這非常有意思,我們下文中繼續來簡單描述下。為什麼138億年的宇宙,卻又930億光年的大小?假如根據愛因斯坦的光速不可超越理論,那麼138億年前的大爆炸產生的宇宙,即使以上限膨脹,那麼整個宇宙也不過276億光年而已,有何來930億光年呢?這裡你會發現會有兩個問題:宇宙膨脹為什麼可以超過光速?宇宙膨脹為什麼能超過光速?
  • 宇宙直徑達930億光年,根據相對論,為什麼宇宙年齡只有138億年?
    所以最後計算出的宇宙的年齡大約是138.2億年,相對應的可觀測宇宙大小是930億光年。很多朋友將宇宙的大小理解成930光年,但資料中都寫了可觀測宇宙,這非常有意思,我們下文中繼續來簡單描述下。為什麼138億年的宇宙,卻又930億光年的大小?
  • 宇宙的盡頭是什麼,為什麼愛因斯坦表示,還有平行宇宙的存在?
    宇宙有多大?宇宙存在了多長時間?宇宙的盡頭是什麼?這些重大問題一直困擾著人類。但隨著現代天文學的不斷發展,這些問題已經有了初步的答案。 根據宇宙學標準模型,宇宙的存在時間不是無限的,而是大約138億年。另一方面,可觀測宇宙的直徑約為930億光年。
  • 為什麼宇宙只有138億歲, 直徑卻有920億光年?
    大爆炸理論目前最主流的宇宙模型,認為我們的宇宙誕生於大約138億年前的奇點大爆炸,隨後宇宙不斷膨脹,到現在可觀測宇宙的直徑至少已達920億光年。但幾乎所有的回答都僅限於此,什麼叫「空間本身的膨脹」?空間本質上是什麼?如果空間中的一切都在膨脹,你以何種參照標準得出空間在膨脹這一結論?
  • 光速不可超越,宇宙誕生138億年,為何直徑卻達到930億光年?
    宇宙誕生138億年,為何直徑930億光年?在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?宇宙大爆炸也就是誕生才138億年,而根據相對論,物體移動速度無法超過光速,那麼為什麼現在所觀測到的宇宙直徑卻能達到930億光年?現在普遍認為,我們這個宇宙是從一個奇點爆炸出來的,那麼就會有一個中心點,作為起點,開始向四面八方迅速擴大,就像吹一個氣球。
  • 宇宙年齡是138億年,為何可觀測宇宙的直徑是920億光年?
    這並不矛盾,原因是宇宙從誕生到現在,一直處於動態膨脹當中;在光速不變的前提下,宇宙膨脹將會導致光線要走更遠的距離才能抵達觀測者。根據宇宙大爆炸的演化模型,我們宇宙誕生於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無窮小的點膨脹為如今的宇宙,由於光速不變,於是以任何一個點為中心,較遠距離上發出的光線將沒有足夠時間到達地球,於是才有了可觀測宇宙的概念。
  • 宇宙年齡是138億年,為何可觀測宇宙的直徑是920億光年?
    根據宇宙大爆炸的演化模型,我們宇宙誕生於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無窮小的點膨脹為如今的宇宙,由於光速不變,於是以任何一個點為中心,較遠距離上發出的光線將沒有足夠時間到達地球,於是才有了可觀測宇宙的概念。可觀測宇宙:指以觀察者為中心的球體空間內,所有物體發出的光都有足夠時間到達觀測者,也稱作哈勃球體。
  • 光速不可超越,宇宙誕生138億年,為何直徑卻達到930億光年
    宇宙誕生138億年,為何直徑930億光年? 在一些科普文章中,人們常常看到,宇宙年齡138億歲,卻有930億光年的可觀測直徑。於是很多網友質疑,這是怎麼回事呢?