我們獲得了宇宙大爆炸35萬年後的「宇宙全景圖」

2020-12-03 硬核錘子說

要知道,對於我們這樣的「凡人」來講,宇宙是一個令人不可思議的地方。與宇宙所經歷的時間相比,我們的一生連一瞬間都算不上。

那些我們所熟知的,永恆不變的事物,比如空間,時間,在宇宙的尺度上,表現出來的樣子可能和我們理解中的完全不同。

前置知識

為了回答宇宙大爆炸的起源問題,我需要講一些前置的背景知識

關於宇宙起源的主要理論是大爆炸理論,在不涉及其中細節的前提下,我將其總結成以下內容。

大約 137 億年前,今天宇宙中的一切都被塞進了一個零大小的空間,隨後,在某個瞬間,這個點開始膨脹。

隨著宇宙不斷膨脹

溫度逐漸下降原子得以形成引力將原子聚集成團從而形成恆星時間機器

現在,我們將宇宙膨脹恆定的光速相結合,就可以把宇宙變成一臺時間機器。當我們望向星空,我們看到的不是群星現在的樣子,而是之前的樣子。

宇宙時間機器

我們在近處中看到的星系更為龐大,它們有著更為優雅鮮明的形狀,而不是一團龐大的氣體雲。這是因為我們現在看到的只是這個星系幾百萬年前的樣子,而它們已經演變了數十億年,所以它們看上去更加成熟與龐大

另一方面,隨著我們觀察越來越遙遠的星系,這些星系顯得更年輕

數十億光年以外的星系在宇宙大爆炸後不久就會出現,正是因為它們發出的光要花費很長很長的時間才能到達地球,所以我們看到的是它們「嬰兒時期」的樣子,我們能發現,有大量的恆星在它們內部生成。

但實際上,重要的是,這些星系其實和我們一樣古老,由於宇宙膨脹,我們無法觀測到它們現在處於宇宙的何處,但可以肯定的是它們會在更為遙遠的區域。

同樣重要的是,我們應該意識到,宇宙是沒有中心的,這句話也可以說成,任何地方都是宇宙的中心。因為無論我們身在何處,地球上,還是十億光年之外,宇宙中的一切事物都在遠離你,一切都在遠離一切。

順便說一句,星系間的引力將它們相互聚集,與此同時宇宙膨脹的力量要將它們分離。這種相互作用,最終會使得宇宙中產生氣泡或者細絲結構,而這些結構,會隨著宇宙的膨脹變得越來越大。

宇宙的細絲結構

哈勃常數

你可能聽說過「哈勃常數」,它用來描述宇宙膨脹的速率。目前科學界普遍認為是:每小時 8 萬公裡/百萬光年。

也就是說,對於一個直徑一百萬光年的區域,它每小時膨脹 8 萬公裡,同理,一億光年的區域,每小時將擴大 800 萬公裡。

超星系團

哈勃常數意味著整個宇宙在以超過光速的速率膨脹,意味著我們周圍存在著一個現在任何科學手段都無法觀測到的球體,在它之外的一切事物,遠離我們的速率超過光速,也就意味著它們發出的任何光都永遠無法到達地球。

不可觀測的球體

可觀宇宙

而這個球體就是所謂的「可觀測宇宙」,相信你已經聽過這個術語。我們無法觀測到這以外的任何東西,這也就是為什麼我們不知道宇宙到底是有限的還是無限的。

而即使它是有限的,它也不可能有邊緣,而必須是循環的,就像一個輪迴。因為,好吧,宇宙就是一切存在的載體嘛。不然,越過宇宙邊緣的事物會發生什麼呢?

基於以上事實,我們迫切的想知道宇宙大爆炸的起源於哪裡,天文學家們又是在哪片星空中看到宇宙起源的?

宇宙大爆炸

答案就是,任何地方。

因為,宇宙一直都是它本身,無論從過去還是現在。它沒有特定的坐標,因為它的坐標本身是隨著爆炸一起膨脹的。

大爆炸發生的35 萬年後,宇宙已經冷卻到大約 2500 ℃,而即便這些熱量會發出可見光,我們也不能看到它,因為宇宙的膨脹已經將這些電磁輻射拉長了 1000 倍,這也就意味著光子不是以可見光的形式到達,而是微波輻射,這也就是「宇宙微波背景輻射」的由來。

宇宙微博背景輻射

因此,儘管我們可以看到數十億光年以外星系所發出的光,我們仍然可以通過「宇宙微波背景輻射」來觀測星系誕生之前的樣子。而這實際上就是我們觀測到的最古老的東西。

令人驚嘆的是,圖像中那些溫度高低不平的地方,正是宇宙形成細絲狀結構的原因,這也是恆星誕生,生命存在的必要條件。

恆星誕生

我們很幸運,因為除了「宇宙微波背景輻射」之外,宇宙中實際上沒有任何明亮的微波源,這意味著該視圖是大爆炸發生 350000 年後未受汙染的宇宙全景圖。

那我們還能看到更久遠的事物嗎?

不,但也不一定

在此之前,原子才剛剛形成,而光還不能穿過基本粒子的「濃湯」

總的來說,宇宙的中心無處不在而又處處存在,就像我說的,宇宙是個很神奇的地方。

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