人類觀測到最遠宇宙極限多遠？光只能461億光年，引力波一眼看穿

其實討論這個話題會讓大家比較喪氣，我們先定個調，根據當前對宇宙的觀測表明，對於遙遠宇宙的某處以外，我們可能永遠都看不到，很多朋友可能會很好奇，我們抬頭就能看到無限遙遠的星星，還有我們看不到的星星嗎？

為什麼我們不是瞬間就看到星星？

要解釋這個問題其實比較簡單，因為肉眼並沒有所謂的「眼光」，只是光子通過晶狀體匯聚到了視網膜，而在這之前光可能已經花了數億年甚至數十億年的時間來到了地球上，只等你回眸的一瞬間，你想想是不是該淚奔？

關於這個瞬間看到星星的問題，天文學家奧伯斯在1823年提出提出過，宇宙是穩態而且是無限的話，應該沒有白天與黑夜之分，因為無限的光子到達地球，不應該是白天嗎？關於這個問題後來有解釋了：

• 宇宙中的天體不是無限的

• 宇宙不是穩態合適加速膨脹中

• 恆星距離地球遠近不一，光子到達有時間差

這三條讓我們得以了解到，奧伯斯提出的問題中為什麼有白天黑夜之分了。

我們能最遠能看到那裡？

關於「看」這個定義其實是比較尷尬的，因為我們並不是看到，而是光子到達瞭望遠鏡的CCD或者肉眼，給我們的錯覺就是看到了，但在光子到達前或者還沒來得及到達時，我們就看不到！事情就簡單了，我們只要找出宇宙最早的光子是什麼時候發出的就知道了。

• 可見光波段我們「看」到了多遠的天體？

上圖是2016年3月在「北部星系深空巡天調查」中發現的一個高紅移星系GN-Z11，這是目前觀測到的最古老，最遙遠，紅移值最高的天體，它的紅移值z=11.09，大約位於320億光年以外。它大約形成於宇宙誕生後4億年的134億年前，這也許有些不好理解，但只要各位知道我們現在看到的光是它在134億年前發出的，而現在它已經跑到了320億光年以外即可。

• 可見光波段我們看到的極限距離是多少？

GN-Z11位於134億光年以外（當時），那麼我們能看得更遠一點嗎？答案是肯定的，但宇宙誕生到恆星誕生有一個時間差，GN-Z11可能是最早的星系了，再往前可能就是宇宙的黑暗時代，那我們啥都看不見了？

其實完全不是，因為大爆炸的輝光仍然存在，從大爆炸理論來看，宇宙在誕生的37.9萬年之後光子脫耦才形成了輻射在宇宙中傳播，也就是說理論上來看，大爆炸後的餘暉我們在理論上是可以看到的，如今觀測到的宇宙微波背景輻射就是大爆炸37.9萬年時景象（可見光已經被高速膨脹的宇宙直接頻移到了微波波段）。

大爆炸37.9萬年時，這個餘暉才膨脹到了4200萬年光年，但到如今它已經在距離我們461億光年以外，在大爆炸餘輝的背後，光子是無法穿透的，簡單的說，我們的可見光（電磁波）觀測手段到此為止，無能為力了！

還有什麼技術能穿透大爆炸的餘暉？

答案是肯定的，現代天文除了電磁波這個手段以外，還有中微子，引力波這兩個手段，兩者在大爆炸時誕生的時間不一樣，所以理論上我們觀測到的距離也不一樣。

• 中微子脫耦發生在大爆炸發生有1秒

• 引力在大爆炸後的第一個普朗克時間即誕生

因此假如能觀測到大爆炸誕生的原初中微子，那麼它們將攜帶宇宙誕生約1S時的信息，這可以讓我們摸到了大爆炸的門口了，但要更進一步，也是不可能了，因為這將和電磁波領域碰到的問題一樣。

而引力似乎有兩種說法，前者是引力誕生於第一個普朗克時間，後則是引力子在10^-36S時脫耦，如果是引力子的說法，那麼我們大概在理論上能觀測到大爆炸發生後10^-36S時的狀況，此時距離暴脹已經開始（10^-37S起暴脹，在10^-32S時結束。

當然無論是哪種我們都將窺探到大爆炸發生時的場景，各位激動嗎？終於有一種手段可以摸到大爆炸正在發生的那一刻了。

引力波天文臺？

因此最關鍵的就是引力波天文臺，LIGO和VIRGO探測到了引力波這大家都知道，但這只是黑洞合併的引力波，距離也就1.3億光年，但距離並不是關鍵，而是波長，引力波是一種振幅小，頻率極低的信號，它的波長長度超過想像，比如：

• 超新星引力波波長一般為300米

• 雙黑洞引力波波長几百千米到幾千千米

• 大爆炸誕生時的引力波波長可能高達10光年

大家都知道波長越長天線規模越大，而LIGO的天線規模只有4千米，但各位要知道雷射束在這4千米範圍內往復多次以增加距離來變相達到大規模天線，但這不可能一直以此增加距離，必須要更大規模的天線規格，比如正在建設中天琴空間引力波天文臺。

未來的引力波天文臺將以環太陽軌道的規模來探知引力波，這是未來的探測手段，在現在看來這是唯一有可能獲取到大爆炸信息的探測手段。