宇宙的大小究竟是多少呢?它是否像人们所想象的那样,是由无数小星球组成的呢?如果有的话,它们之间又会如何排列和组合呢?这一切都需要用科学来解释。为什么要问谁也不能确切地回答这一问题呢,因为我们对宇宙的观察是有限度的,这一有限度的观察往往叫做“可观察的宇宙".所谓”可观察宇宙",是指以自己为圆心,以自己对宇宙最远距离的观察为半径,超出这一限度的球体区域内有什么东西,人们完全不知道。
虽然可观测宇宙数量有限,但是其尺度还是非常惊人,据天文学家估计,可观测宇宙半径大约460亿光年,包含了数万亿星系,我们身处的银河系仅仅是其中一个。
不过,一些研究人员注意到:对我们人类而言,在可观测宇宙中存在的星系失去了联系,这同时也意味着人类正与宇宙隔离开来。让我们一起来了解一下这些星系是如何形成的。
宇宙产生于约138亿年以前,既然光以有限速度传播到宇宙空间,那么理论上我们现在所能观测到的宇宙最远距离仅为约138亿m~2.那么可观测到的宇宙半径为何为460亿m~2?
我们知道,在这138亿光年内,如果用“光行距离’来表示的话,”光在宇宙环境中传播了138万年的距离“就是这个意思。
我们在观察宇宙某一个星系所放出的光线时,才算“看”上了这一个星系,因为光线在宇宙间的扩散要经过一段时间,所以我们所见到的实际上就是这一个星系的历史。
换句话说,如果我们从“光行距离”138亿光年的地方(也就是我们从宇宙所能看见的最远距离)去观察一个星系的话,实际上我们已经观察到它处于138亿年以前的状况,问题就会出现,它是否仍处于138亿年以前?如果不是,它是否已经死亡或者被其他恒星吞噬掉了呢?这又会引起什么样的后果呢?我们知道,宇宙中存在着一种叫做暗物质的粒子。它们究竟是什么呢?答曰:没有。
这是由于我们生活的宇宙总是不断地扩张,使星系间的距离不断地“拉长”,于是我们认为那些离我们越来越远的星系就会离我们越来越远,我们就可以把星系因宇宙扩张离我们越来越远这种情况叫做退行。
即138亿年来该星系不断“退行”,因此目前其位置将远超138亿光年,究竟有多大? 科学家们曾经用各种方法估算过宇宙中可能存在着这样一个巨大而又神秘的黑洞——但都没有得到确切答案。那么,宇宙到底有多大? 实际上,这一点也能算出来。
观测资料表明,宇宙膨胀总体来说是匀速的,对宇宙内的两点来说,距离越远它由于宇宙膨胀相互远离得越快,具体情形可以用“哈勃常数”表示为:距离每隔一百万秒(约3.26万光年)差距,这一速度将以每秒67.80千米(±0.77千米)递增。
依此可推算出该星系历经138亿年“退行”后,目前离我们约有460亿光年远,可观测宇宙半径即由此产生,我们可简单理解成“460亿光年”这一数值是把宇宙膨胀因素考虑在内。
那么,如果这个星系的“退”行达到了“超光速”呢? 如果真的如此的话,那就太不可思议了!没错,这个星系的确存在着超高速运动,但是你知道吗?在其他星球上也有类似的现象呢。为什么会这样?
由于宇宙的扩张是一种空间扩张,当该星系过去某个时间节点的"退行"速度大于光速时,其传递给我们的任何讯息(包括光线)都将因宇宙的扩张而以超光速“退行”.反过来,如果把该星系作为静止参考系,那就意味着我们传递给它的任何讯息都将以超光速退行。
相对论认为宇宙间没有一种信息传递速度能够超越光速,所以可以认为在这之后我们和该星系之间不存在因果关系即失联。
但是如果把整个星系作为一个整体来研究的话,那么整个宇宙经过几亿年的演化后,所有的星系都会达到“哈勃常数’,即每个星系到现在为止,其平均距离约为144亿光年,这和我们现在所使用的”退行“速度(光速)是一样的。
换言之,目前情况下,只存在于以我们为圆心、半径144亿光年的球体区域中的星系才会和我们之间存在因果关系,一旦超过这一距离,星系其实已失去联系,我们不妨把这一距离叫做“视界”。
总结起来就能猜测,在可观测宇宙里我们所见到的星系实际上就是它过去所处状态的产物,我们所能观测到的星系实际上也就是它过去所放出的光芒到今天还没有到达地球上,而且由于宇宙不断地扩张,其中有相当数量的星系目前处于“视界”外,并且也因此和我们失去联系。
而如果将“视界”以外的可观测宇宙占到整个宇宙的3%,那么我们所看到的星系也就是人类现在所知的全部可观测宇宙的97%左右,所以说,宇宙膨胀对未来的星系有着非常重要的影响。
应该注意到,上述内容仅仅是研究人员基于当前观测数据所提出的合理猜测,所以我们只需简单地理解即可,无需太认真。
好啦,今天就先说到这吧,请各位看官的注意,下次见。