宇宙究竟有多大? 可观测宇宙(英语:Observable universe)是一个以观测者作为中心的球体空间,小得足以让观测者观测到该范围内的物体,也就是说物体发出的光有足够时间到达观测者 。
截至2013年对宇宙年龄最精确的估计是137.98±0.37 亿年 。
但由于宇宙的膨胀,可观测宇宙的半径并不是固定的138亿光年,人类所观测的古老天体当前的距离比起其原先的位置要遥远得多(以固有距离(proper distance)来衡量,固有距离在现在的时点和同移距离是相等的) 。
现在推测可观测宇宙半径约为465亿光年,直径约为930亿光年 。
根据宇宙学原理,从任何方向到可观测宇宙边缘的距离大致是相等的 。
宇宙到底有多大? 人类从未发现过远在几万亿光年之外的星球 。 毕竟,可观测宇宙的直径也就930亿光年,这是我们所能观测到的范围,所以我们不可能会看到距离超过465亿光年的天体 。
那么,目前已知最远的天体有多远呢?整个宇宙又会有多大呢?
之所以会有可观测宇宙的概念,是因为宇宙空间的膨胀速度超过光速,导致遥远天体发出的光还来不及传播到地球上 。 根据计算,我们的观测范围被限定在一个半径为465亿光年的区域中,这就是可观测宇宙 。 因此,理论上,我们现在所能看到的最远天体距离地球为465亿光年,这些天体发出的光用了138亿年的时间才到达地球 。
不过,我们是不可能看到465亿光年外的天体,因为宇宙在诞生后的最初38万年里是不透明的,而且也没有天体形成 。 直到大约一亿年后,宇宙中才有恒星和星系逐渐形成,我们才有可能观测到天体 。
迄今为止,天文学家在宇宙中观测到的最远天体是一个原始星系——GN-z11 。 这个星系非常年轻,因为它出现在宇宙形成4亿年之时 。 也就是说,我们所看到的GN-z11是134亿年前的样子 。 随着空间的加速膨胀,这个星系已经非常远离我们,目前与地球的距离达到了320亿光年 。
GN-z11是哈勃太空望远镜的观测极限,得益于引力透镜效应,哈勃也是在非常偶然的情况下才观测到这个遥远的星系 。 如果想要观测到宇宙中最初形成的第一批恒星和星系,还需要更为强大的天文望远镜 。
虽然我们看不到465亿光年之外的天体,但宇宙中确实可能存在距离地球达到几万亿光年的星球 。 根据目前的理论推测,整个宇宙的半径可达11万亿光年,我们的可观测宇宙只是整个宇宙的一小部分 。 只是空间超光速膨胀和有限的宇宙年龄,使得不可观测宇宙中的大部分星球都无法被我们看到,因为它们发出的光始终无法走完去往地球的路程 。
宇宙到底有多大? 一种独立于其他所有物体的宇宙测量技术增加了关于距离测量的强有力的证据,运用这种技术指出当前描述宇宙的组成和演化的理论模型存在的一个问题 。 用国际射电望远镜集合进行的新一套精密距离测量,大大增加了理论家需要修改描述宇宙基本本质的"标准模型"的可能性 。
新的距离测量使天文学家能够改进对哈勃常数的计算,即宇宙的膨胀速率,这一值对于测试描述宇宙组成和演化的理论模型非常重要 。 问题是,新的测量结果加剧了哈勃常数先前测量值与模型预测值之间的差异,而该值应用于普朗克卫星进行的宇宙微波背景测量时,国家射电天文观测台(NRAO)的詹姆斯·布拉茨说"我们发现星系比宇宙学标准模型预测的要近,这证实了其他类型的距离测量中发现的问题 。
这个问题是在于模型本身,还是用于测试模型的测量值,一直存在争论 。 我们的工作使用完全独立于所有其他距离测量技术,我们强化了测量值和预测值之间的差距 。 预测所涉及的基本宇宙模型很可能是问题所在" 。
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