我們能看到的宇宙有多大,將來,我們可以看得更遠嗎

2020-09-03 開心小魚

太陽系包括了奧爾特星雲的直徑是2光年,旅行者一號是人類飛的最遠的飛行器。飛行了42年,距離地球212億公裡。要飛出太陽系,還需要飛3萬年。之後才能進入銀河系。

銀河系直徑20萬光年,包含了4000億顆和太陽一樣的恆星。總質量是太陽系質量的1.5萬億倍。

銀河系全景圖

銀河系和相鄰的仙女星系、麥哲倫星雲等50個星系組成了本星系群。本星系群直徑大約1000萬光年。

本星系群和周圍的100個星系組成了直徑約為1.1億光年的室女座超星系團

室女座超星系團、長蛇座超星系團、半人馬座超星系團等10萬個星系組成了範圍5.2億光年的拉尼亞凱亞超星系團。

拉尼亞凱亞隸屬於雙魚-鯨魚座超星系團複合體。尺度大約是10億光年長,1億5千萬光年寬。

武仙-北冕座長城 由包括雙魚-鯨魚座超星系團複合體在內的,無數星系集群組成的巨大超結構,延伸超過100億光年。是可觀測宇宙中已知最巨大的結構。

到這裡,以地球為參考系,光要飛100億年。這有多遠呢?太陽壽命還是有50億年,光速出發,飛到一半太陽壽命都到了,在這之前,太陽末期的紅巨星狀態會讓地球九死一生。人類如果沒有進化到極高科技水平,只有一波被太陽全部帶走的命運了。

人類最遠可以看到什麼位置呢?能看到這裡,甚至還超過了一些。美國的哈勃,中國的天眼,探測的距離遠達134~137億光年。哈勃是鏡頭被動接收到這些遙遠星系飛奔而來的光子。天眼是被動接收到它們產生的電磁波。

正是因為超級望遠鏡的存在,人類才能夠以地球為中心,繪製一幅局部宇宙地圖。這幅地圖,會隨著時間的向後推移,不斷的擴大。因為在未來,更遙遠處的光子和電磁信號,給它們足夠的時間,還會陸續到達地球。

但這個擴大範圍,並不能無窮遠。因為宇宙空間的不斷膨脹造成了距離我們越遠的地方,遠離我們的速度越快。距離每增加300萬光年,退行速度增加71公裡/秒。到了一定的距離,疊加的空間膨脹速度超過了光速的運動速度。如果一個星系離我們的距離極度遙遠,那麼它發出的光我們就永遠無法收到。現在我們接收到距離我們465億光年的信號,在星系作為光源發出之時,距離我們只有4200萬光年。

這意味著武仙-北冕座長城之外,未來我們觀測到的極限是一個以地球為中心,半徑465億光年的球形宇宙。稱做可觀測宇宙。

可觀測宇宙照片不好看,比這張差遠了

這像是一道道鎖鏈,將人類層層鎖住。用第一宇宙速度鎖住進入太空的腳步。而到了太陽系,鎖鏈由速度換成了時間,鎖住了人類走出太陽系的能力。進入銀河系,20萬光年的跨度讓人類在極長的未來內無法走出銀河系。而本星系群1000萬光年,則徹底斷絕了人類用速度進行星際遠徵的可能。

隨後的一個接一個更大的星系,更象是用盡渾身力氣接住了一個大箱子,沒想到下一個箱子要大百倍千倍。而到了本星系群,一錘定音。好比用手一指運箱子的萬噸輪船「把它背到倉庫去」。室女座就不用說了。

對光來說,多遠的距離都無所謂,都是瞬時到達。飛出太陽系和飛出可觀測宇宙都是瞬間,用的時間都一樣,出發即到達。哪怕宇宙一頭到另外一頭,一樣瞬時,沒有任何區別。

質速關係式告訴我們,光速無法達到,哪怕接近光速質量都大的無法承受。除非靜止質量等於零。而超光速,只能是科幻小說裡幻想的一種運動速度。光已經是宇宙最快的速度了,時間的靜止決定了距離也不存在。何來超呢?時間倒流嗎?今天出發上個星期到目的地了。上飛船大叔,因為飛的太快,下飛船嬰兒?

這個宇宙,還是有宇宙規律的。1+1等於2,不會等於零。零即是沒有,不存在。放在那個星球會不存在呢?這是數學規律。時間是單向流逝的,靜止就是停止狀態,在我們這個三維宇宙沒有倒流的可能,要看祖母年輕的模樣,需要去四維空間時間是變量軸的世界裡。質能守恆定律,相對論等等,不光人類需要遵守這些規律,外星人也一樣,同一片天空,同一個宇宙,這是貫穿宇宙的因果律。聊的遠了,收。

看來,用速度去探險,恐怕耗盡地球的一生50億年,都走不出這半徑465億光年的大球了。但是,一定會有辦法,人類會走出這個保育球,去遨遊宇宙。

可觀測宇宙只是基於目前人類的科學認知而定,並不是宇宙大小的尺度。星系發光,是各向同性的散發。一個位於可觀測宇宙邊緣的星系所發出的光子,既有向可觀測宇宙內飛來的,也有背向可觀測宇宙遠去的。在沒有目的地的飛行中,一路狂奔,直到在浩瀚空曠的宇宙中與物質發生碰撞。

可觀測宇宙之外,還是一樣的宇宙,沒有任何的變化。依舊浩瀚無垠,無邊無際,一重重的星系,一片片的星空。千萬不要試圖去看,那會視覺疲勞的。一輩子在看一部電影,無聊不。好不容易進入冰凍休眠個幾千年,醒來還在放這部電影。目前各種研究文獻對真實宇宙的大小,只有不同流派的各種理論性質的猜測。數據就不列舉了,因為沒有可靠性。

有沒有辦法可以看的更遠呢?有。

粒子間的各種弱相互作用會產生一種基本粒子,叫中微子。體積非常小,小的中微子體積只有電子的百萬分之一。質量非常輕,以接近光速的速度運動,只參與非常微弱的弱相互作用和引力相互作用。因為非常難以探測,號稱宇宙隱身人。1956年才第一次發現。這些特性可以讓它毫無阻礙的穿透行星甚至恆星。非常適合用來探測深空為宇宙星空圖畫像。

2010年,全球最大的中微子望遠鏡,美國冰立方中微子望遠鏡在南極竣工使用。這是一個可以擴展我們已知極限的望遠鏡,在未來,一定會把可觀測宇宙的尺度再次放大。

一步一步,會有一天,人類會成為宇宙的主人,雖然我等不到了,但是我充滿信心

冰立方天文臺實景

相關焦點

  • 我們能看到宇宙多遠處呢?
    當你仰望夜空時,你僅僅用裸眼就可以看到光年之外。但什麼是裸眼看的距離的極限呢?如果有雙筒望遠鏡,單筒望遠鏡,甚至哈勃望遠鏡,又能看得多遠呢?站在地平線上,這時你的頭部在海拔高度兩米左右,視野差不多在3英裡或者5千米。其實我們能看見更遙遠的物體,如果他們很高的話,比如高山或者高樓。或者當我們在空中更高處也能看得更遠。
  • 宇宙到底有多大?憑我們的認知,能探測出嗎?
    人和宇宙沒法比太渺小了。宇宙有多大?連佛菩薩,聖人都說不清,何況平常凡夫呢。宇宙有多大?只能說是愛多大就多大吧。至於說宇宙什麼樣子,誰也沒見過還是憑個人想像吧。就算人類研究出來比光速快100倍的飛船也沒用,還是到達不了目前460億光年的距離!因為比光速快100倍,同樣需要4.6億年!人類是不可能存活這麼久的!別說人!地球也不知道什麼時候會消失!
  • 宇宙最深處是什麼樣子的,我們能看到宇宙邊緣嗎?科學家給出猜想
    宇宙最深處是什麼樣子的,我們能看到宇宙邊緣嗎?科學家給出猜想引言:宇宙一直都是我們想要探索的奧秘,而且在宇宙中有很多奧秘都是人類一直在探索的,就是希望以後人類能夠解開宇宙的奧秘,畢竟人類在宇宙中生存,而宇宙中充滿了危險,如果人類的科技不強大, 那麼很可能會被宇宙毀滅,目前人類能夠探索到的宇宙範圍大約是900多億光年,而且這還不是宇宙的全部直徑,宇宙比我們現在看到的還要大,宇宙到底有多大,我們目前還不知道,
  • 宇宙有多大?
    宇宙到底有多大?是時候做個了結。以二零二零年為時間點,天文科學的認知裡,宇宙到底有多大呢?在更遠的地方回頭看,我們根本找不到,哪一個亮點才是我們居住的銀河系。但,我們還是不禁要問:那宇宙到底有多大?現在我們再換一個單位。光的速度是,每秒三十萬千米,傳播一年的距離,被稱為光年。要六萬三千個天文單位,才能等於一光年。現在人類能觀測到,來自三百億光年的天體。這是極限了嗎?
  • 哈勃退役後,韋伯來接班,身披金甲的韋伯望遠鏡緣何能看得更遠?
    我們上面說過了,哈勃太空望遠鏡所觀測到的最遙遠的星系是GNZ11,這個原始的星系與地球的距離大約為320億光年,而這也是哈勃太空望遠鏡所能夠看到的極限。等等,可觀測宇宙的半徑不是465億光年嗎?在465億光年範圍內的星系所發出的光,理論上都能夠到達地球,為什麼320億光年就成為了哈勃太空望遠鏡的觀測極限呢?
  • 什麼是宇宙?宇宙有多大?我們是宇宙中的塵埃嗎?
    什麼是宇宙?宇宙有多大?我們是宇宙中的塵埃嗎?普通人不了解宇宙的大小和年齡。我們的小行星只不過是一個無限永恆時空的有限世界。從宏觀角度來看,大多數人的擔憂可以說是無關緊要甚至是微不足道的。但是,我們充滿了活力。很勇敢,渴望學習。智慧是無止境的。
  • 我們的宇宙到底有多大?是138億光年嗎?
    那麼很顯然,大家從前認為可能存在的那個無邊無際、空無一物的空間可能並不存在,即使存在,也與我們的宇宙無關,所以我們就按照這個宇宙的定義來看看宇宙究竟有多大?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。
  • 宇宙有多大?它為什麼這麼空?
    但是看到並不意味了解。我們的祖先跟我們看到的景象相同,但他們得出了很多錯誤的結論。在史前時代,最富有的人也對身邊的偉大知識一無所知;而今天,在望遠鏡和現代物理學的幫助之下,人們可以深入地探索太空,並了解人類在宇宙中的位置,知曉恆星與星系的分布。但我們對宇宙的了解並不比古人多很多。已知的一切只會讓我們提出更多問題:在我們看不到的地方有更多的星星嗎?宇宙有多大?
  • 我們要怎樣才能看到消失的宇宙?
    潛在的原因被認為是暗物質,這也使得宇宙隨著時間的流逝而消失。這是真的:在可觀測的宇宙有兩萬多億個星系,其中97%即使我們以光速也達不到。不過雖然我們到不了遙遠的星繫上,但是我們可以觀測到它們。更困惑的是在之前從未觀測到的新的星系正在隨著時間的流逝相繼顯示在我們面前。我們可能到不了已經消失的宇宙,但是仍然能看到它。這篇文章將告訴你怎麼做到。
  • 宇宙到底有多大?通過天文望遠鏡,我們看到了古人沒有看到的東西
    自人類走出地球以來,對宇宙的探索就從來沒有停止過。限於人類現在的科技,雖然我們的認知範圍已經不僅局限於小小的地球,但是人類至今踏足宇宙之外最遠的地球也只是月球。不過這並沒有影響人類在宇宙中的視野,天文望遠鏡讓我們看到了宇宙中更遠的地方,毫不誇張的說,沒有天文望遠鏡的誕生和發展,就沒有現在的天文學。
  • 哈勃望遠鏡已看到134億光年,宇宙究竟有多大?它為什麼那麼大?
    但可以確定的是,這裡遠不是宇宙的邊緣,它僅是接近可觀測宇宙的邊緣,而更遠的星系已經脫離了我們的觀測範圍以外了。這是由於從宇宙大爆炸之初就持續至今的宇宙膨脹,導致宇宙的大部分星系都正以超越光速的速度遠離我們,我們將永遠無法看到它們所發出的光了。
  • 星星離我們有幾十億光年,為什麼我們可以看見?可算漲知識了
    導語:星星離我們有幾十億光年,為什麼我們可以看見?可算漲知識了在夏日的夜裡,若是這晚的天氣還算不錯的話,你一抬頭就能看見漫天的星星。經過科學研究我們才能了解到,平時我們抬頭看看的星星同我們的距離有著幾十億光年,這數據可是非常龐大了。
  • 我們的宇宙到底有多大?科學家是怎麼算出來的呢
    宇宙的坍縮今天小編就和大家討論一下我們的宇宙大概有多大。不賣關子,直接說答案,我們的宇宙直徑大概有個920億光年,這裡有些人就要奇怪了,我們曾經說過我們的宇宙大概誕生在137億年前的宇宙大爆炸,那我們宇宙的年齡大概就是137億歲了。也就是說,宇宙是一個奇點爆炸開來,然後就不停的膨脹了137億年,但是按照愛因斯坦的相對論,任何物質的速度都不可能超過光速,假設我們的宇宙一直以光速膨脹,直徑最大不應該是374億光年嗎,怎麼會是920億光年呢?
  • 假如我們有足夠強大的望遠鏡,能看到宇宙誕生的起點嗎?
    你相信我們的宇宙誕生於一次大爆炸嗎?那麼問題來了:如果真的有一臺完美的望遠鏡,觀測距離可以達到138億光年,我們能否看到大爆炸的真實瞬間呢?下面咱們就來聊聊這個很有意思的問題。能看到138億光年之外嗎?前面介紹了大爆炸早期的過程(只是理論推斷),現在讓我們探討一下怎麼才能看到這些。當我們在地球上使用望遠鏡觀察宇宙時,接受到的是遠方天體發出的電磁波,這種電磁波可以是可見光,也可以是X射線、紫外光、紅外光,甚至微波。
  • 哈勃望遠鏡已看到134億光年,宇宙究竟有多大?為什麼那麼大?
    ,這裡遠不是宇宙的邊緣,它僅是接近可觀測宇宙的邊緣,而更遠的星系已經脫離了我們的觀測範圍以外了。這是由於從宇宙大爆炸之初就持續至今的宇宙膨脹,導致宇宙的大部分星系都正以超越光速的速度遠離我們,我們將永遠無法看到它們所發出的光了。
  • 誰看得更遠?
    誰看得更遠? 說起中國天眼大家都不陌生,但是要說哈勃望遠鏡那估計大家更了解了,為啥呢?不是說小編長別人威風,但畢竟人家哈勃望遠鏡已經名揚天下好多年了。我們中國的天眼確實也很給力,2018年3月截止,「中國天眼」FAST共發現51顆脈衝星候選體,其中有11顆已被確認為新脈衝星。這麼厲害的天眼無疑讓人們激動不已啊,畢竟宇宙到底有多大?
  • 太陽系能有多大?我們知道它的邊界嗎?
    我們的太陽系很大,但是你知道太陽系的邊界在哪裡嗎?旅行者號目前已經在冥王星軌道之外,那麼它是離開了太陽系嗎?1977年發射的「旅行者1號」至今仍在運行,但是隨著時間的推移,產生的它本身需要的能量越來越少。
  • 既然我們看到的星光都來自過去,為什麼無法看到宇宙大爆炸?
    所以我想問,特定的時間量的說法是否有意義(儘管它們實際上只是估計值)?或者說我真正的意思是,大爆炸剛發生時的時間和我們現在所認為的時間是同樣的東西嗎?畢竟現在沒法實地測量一下它們到底是否一樣(給沒有像我一樣提這種淺顯事實的人加分哦:-))。不過我在想,舉例來說,如果從那些原初物質中的粒子或者亞原子粒子的角度來看,時間會不會非常慢?大爆炸開始時,時間是如何運作的呢?
  • 這個望遠鏡能讓我們看到更遠的外太空
    這意味著它能夠開始繪製出更深遠的宇宙的無線電地圖。CHIME的主要目的是測量暗能量的成分,它被天文學家看作是一種促進宇宙加速膨脹的、最神秘的能源形式。除了這一龐大的工程之外,CHIME亦將幫助探測引力波,並分析不時從宇宙深處抵達我們星球的快速無線電脈衝,那些信號至今仍未完全解釋清楚。
  • 我們所在的宇宙有多大?
    「宇宙」從字面上來理解,上下四方謂之「宇」,古往今來謂之「宙」,也就是說宇宙是時間和空間的集合體,實際上還不止,我們可以理解為宇宙是包含了時間、空間和事物(物質)的集合體。人類從古至今就在探索宇宙,從中國古代的天圓地方,到古代印度的梵天一夢,都是對於宇宙的樸素想像。