宇宙大约诞生于138亿年前,为何可观测直径却达到了930亿光年?

世界之最 军事之最 2023-12-31 04:47:23
  宇宙大约诞生于138亿年前,为何可观测直径却达到了930亿光年?
  每当我们夜晚抬头仰望星空,总会感到宇宙的浩瀚与无垠,同时也一直有个问题困扰着大家,那就是我们的宇宙究竟有多大,它的起源又从什么时候开始的。
  现如今天文学家告诉我们,宇宙大约诞生于138亿年前,其直径长达930亿光年,那么很多人可能会说,既然光速是恒定的,也就是每秒30万千米,但是为什么宇宙的年龄只有138亿年,直径却达到了930亿光年的范围呢。
  在回答这个问题之前,首先我们先了解宇宙年龄是如何得知的
  关于宇宙年龄的计算,我们不得不提起一个人,那就是美国著名天文学家埃德温哈勃。
  在1920年,哈勃在观测遥远的天体时,发现了一个现象,那就是大部分天体的光谱都呈现出红移现象。我们都知道光具有多普勒效应,当一个天体在离我们远去时,它的光波被拉长,颜色会向红色端移动,如果靠近我们的话,颜色会向蓝色端移动。
  当时哈勃就是发现了大部分星系都有一个共性,他们无一例外向红色端移动,由此知道了这些天体都在离我们远去,并且通过星系红移量还发现,星系的退行速度与距离成正比,从而提出了哈勃定律,即v=HD,v代表的是退行速度,D则代表星系的相对距离,H是哈勃常数
  通过公式可以看出,宇宙膨胀存在一个速率,而星系退行的同时也会产生距离,因此只要我们精确的测出哈勃常数之后就能反向推导出宇宙的年龄。
  在2013年欧航局通过普朗克卫星测出哈勃常数为68千米每秒每百万秒差距,也就是星系的退行速度大约是每326万光年将增加68千米。由此通过普朗克卫星测出的哈勃常数计算,宇宙的年龄在138亿年左右,在最初时期,所有的一切都浓缩在一个无限致密高温的奇点之中。
  那么我们回到上一个话题,既然宇宙年龄只有138亿年,但是直径为何却长达930亿光年呢,这不是自相矛盾吗?
  其实这个也很好理解,上面我们讲到由于宇宙一直在膨胀中,其膨胀速率达到了68千米每秒每百万秒差距,这意味着随着距离的增加,在足够遥远的区域宇宙膨胀速度其实早已超越了光速。
  说到这里很多人可能会问,宇宙的极限速度不是光速吗,其实光速的极限只是物质运动的速度,而宇宙膨胀只是单纯的空间膨胀,他并没有携带任何信息,所以这与爱因斯坦的相对论并不违背
  空间膨胀我们可以用气球表示,当我们吹气时,上面的星星会互相远离,不过他们之间并不是以超光速移动,而是空间膨胀导致了距离的变大。
  比如目前距离我们最遥远的GLASS-z13星系,他虽然距离我们大约有135亿光年之遥,但由于宇宙一直在膨胀中,因此它如今的实际距离,其实早已经远离到遥远的337亿光年之外了,而我们现在所看到的也不过135亿年前的位置罢了
  其实930亿光年宇宙直径,事实上只是人类目前根据宇宙年龄以及宇宙膨胀速率,所推测出的已知可观测范围,一个以地球为中心的球体空间,它并不是宇宙的实际大小。但可以肯定的是,在930亿光年之外依旧是广袤的宇宙空间。
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