宇宙有多大?

wink什么意思2022-06-24  14

宇宙有多大? 01

直径为930亿光年(可观测),估计总直径为1600亿光年。

想知道宇宙有多大,请试着在你面前放一枚硬币。
假设这枚小硬币就是我们的太阳,那么代表离太阳最近的恒星:比邻星的硬币应该放在563公里左右的地方。
对于生活在中国的读者,比如上海的读者,这第二枚硬币几乎会放在山东或者安徽省,而对于一些小国的居民,这枚硬币可能早就放在国外了。

这只是太阳和它最近的恒星。
当你试图模拟一个更大的宇宙空时,会麻烦很多。
比如相对于你的硬币太阳,银河系的直径会有1200万公里左右,相当于地球到月球距离的30倍。
如你所见,宇宙的尺度是惊人的,几乎无法用我们生活中所熟悉的距离尺度来衡量。

但这并不意味着测量宇宙的梦想遥不可及。
天文学家在长期的工作和研究中,找到了一些测量宇宙尺度的有效方法。
以下是我们将向您展示的内容:

1宇宙的规模

我们并不生活在宇宙的中心,但我们确实生活在哈勃体积的中心,一个直径约为930亿光年的球体。

这个星球上没有人知道宇宙有多大。
也许它是无限的,也可能它确实有某种边界。也就是说,如果你旅行的时间足够长,你最终会回到你出发的地方,就像在地球上一样,类似于在球体表面旅行。

科学家们对宇宙的具体形状和大小数据意见不一,但至少他们可以对一件事进行非常精确的计算,那就是我们能看多远。
true空中的光速是一个固定值,那么既然宇宙诞生至今已有137亿年左右,这是否意味着我们最远只能看到137亿光年之外的东西?

答案是错误的。
这个宇宙最奇怪的特性之一是它在不断膨胀。
而且这种扩张几乎可以以任何速度进行 mdash mdash甚至比光速还快。
这意味着我们所能观测到的最远天体实际上比它们实际上要近得多。
随着时间的推移,由于宇宙的整体膨胀,所有的星系都会离我们越来越远,直到最后只剩下我们一个空寂静空的房间。

奇怪的是,结果我们的观察能力实际上已经 加强 事实上,我们能观测到的最远星系在460亿光年之外。
我们并不是生活在宇宙的中心,但我们确实生活在哈勃体积的中心,一个直径约为930亿光年的球体。

充满了星系。

这是美国宇航局的哈勃空望远镜获得的最深图像之一。

这张照片是美国宇航局的哈勃空望远镜获得的最深图像之一。
科学家让哈勃望远镜长时间曝光天空中的一小块区域空 mdash; mdash几个月来,尽可能多地捕捉每一个微弱的光点。
上图是局部放大,完整的是下图,包含了一万个星系。从局部放大,可以看到星系的一些细节。

全象

当你看着这些遥远的星系时,你可能没有意识到你正在看着遥远的过去。你看到的这些星系都是130亿年前的样子,那几乎是时间的尽头。
如果你更喜欢空之间的描述,那么这些星系距离我们有300亿光年。

宇宙在不断膨胀,但与此同时,科学家也在不断提高宇宙尺度的测量精度。
他们很快找到了一种极好的方法来描述宇宙中遥远天体的距离。
随着宇宙的膨胀,光在宇宙中传播的波长会被拉伸,就像橡皮筋被拉伸一样。
光是电磁波。对它来说,更长的波长意味着接近光谱中的红光波段。
所以天文学家用 红移 描述天体的距离,简单来说就是描述光束从天体发出后,在空空间经历了多大的膨胀和拉伸。
当然,天体离得越远,光波的波长在传播过程中被拉伸得越多,光线就越红。

如果用这种描述方法,那么你可以说这些遥远星系之间的距离大约是红移值Z=7.9,天文学家马上就会明白你说的距离尺度。

3最远的天体

最远的天体

这张图像中间不显眼的红色模糊点其实是一个星系,是人类迄今观测到的最远天体。
美国宇航局的哈勃空望远镜拍下了这张照片。这个星系距离大爆炸只有4.8亿年。

这个星系的红移值约为10,相当于距离地球315亿光年。
看来这个星系很孤独,周围没有同时期的星系。
这与宇宙大爆炸后约6.5亿年的场景形成了鲜明的对比。在此期间,天文学家发现了大约60个星系。
这说明,虽然这短短的两亿年对于宇宙来说只是一眨眼的时间,但正是在这短短的时间内,大量的小星系聚合形成了大星系。

不过这里需要指出的是,天文学家目前还无法完全确认这个天体的距离值,这意味着它的实际距离可能比现在想象的更近。
NASA的下一代James middot在韦伯空望远镜发射L 空取代哈勃望远镜之前,科学家们将不得不在数据不足的情况下做出估算。

4最远的距离

最远的距离

天文学家能观测到的最远的光叫做 微波背景辐射 (中巴).
这些是到达地球的最古老的光子。他们几乎是在宇宙大爆炸的时候出生的。
在大爆炸后的短时间内,宇宙非常小,所以相当拥挤,物质密度太大,光无法长距离传播。

但在宇宙诞生约38万年后,宇宙已经变得足够大,光第一次可以自由传播。
此时发出的光是我们今天能观测到的最古老的光,是宇宙的第一缕曙光;它存在于宇宙的每个方向。无论你把望远镜指向哪个方向,都可以观察到它的存在。
宇宙微波背景辐射就像一堵墙。就我们所见,只能看到墙这边的风景,却永远无法穿越。

那么这些最初的宇宙光是如何变成微波的呢?还是因为宇宙的膨胀。
随着宇宙的膨胀,当时发出的光波波长逐渐拉长。经过这么长的时间(137亿年),它们的波长被拉长到了不可思议的程度。
随着宇宙的膨胀和冷却,这种辐射的剩余温度只有-270摄氏度左右,这就是著名的3K背景辐射。
这种辐射的分布呈现出惊人的各向同性,差异不到十万分之一。

而如果有一天人类终于可以做出高灵敏度的中微子探测器,那么我们终于可以突破宇宙微波背景辐射的围墙,看到背后的中微子,也就是所谓的 宇宙中微子背景 。
与光子不同,一般意义上的物质对中微子几乎是透明的。它们可以轻易地穿越地球、太阳,甚至整个宇宙。
正是因为这个特性,一旦我们能够解码中微子中携带的信息,我们将能够回到大爆炸后仅仅几秒钟的场景。

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