为什么会有宇宙啊 宇宙是怎么形成的 900多亿光年 这也太远了

作者&投稿:照呢 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
宇宙的年纪只有140亿年,为什么它的直径能达到900亿光年?~

到了2011年初,天文学家又一次利用哈勃望远镜,经过对观测数据的反复分析研究,确认发现了一个更加遥远的星系。这个被命名为UDFj-39546284的星系距地球为132亿光年,在对其光谱特性变化进行分析后,天文学家确定该星系诞生于大爆炸后的4.8亿年后。通过和UDFy-38135539的比较来看,UDFy-38135539的红移量为8.55,而UDFj- 39546284的红移量达到了10.3,这也证明了UDFj-39546284距离我们更远。这一发现无疑使我们可以观测到的宇宙历史又向前迈了一大步。UDFj-39546284 成为了至今发现的距离人类最远的星系。 天文学家认为,哈勃望远镜已经被我们用到极致了。要想发现更远更古老的星系,我们需要借助更加先进的设备。美国航空航天局研制的詹姆斯韦伯太空望远镜即将发射升空,它让天文学家看到了希望——找到更远的星系,了解更年轻的宇宙。



关于宇宙有一些基本的事实——它的起源,它的历史,以及它今天的样子——我们每个人都多少了解一些。

这其中一个众所周知的事实就是宇宙大爆炸或者说是宇宙诞生于138亿年前。我们也能够大概描述我们今天所知道的宇宙:充满物质和辐射,以及最终成长为恒星、星系、行星和人类的成分。

既然宇宙诞生时间知道了,那么我们能看到多远?你可能会想,在一个被光速限制的宇宙中,那将是138亿光年:宇宙的年龄乘以光速。但是138亿光年实在是太小了,不足以成为正确的答案。



事实上,我们可以在所有方向上看的到460亿光年远,这个可见宇宙球,其总直径为920亿光年。

为什么会这样呢,我们可以用三种直观的方式来思考这个问题,但是只有其中一个是正确的。

这是大多数人的“默认”模式。你可以想象一个到处都是恒星和星系的宇宙,这些恒星和星系现在的状态和宇宙开始的状态非常接近。因此,我们等待的时间越长,我们就能看到的越远,因为光以光速沿着直线传播。所以在138亿年之后,你预计能看到大约138亿光年,即使有误差,也仅仅是减去恒星和星系在大爆炸后形成的时间。

这增加了问题的另一层;不仅有大量的物质可以发光,而且这些发光的物体可以相互移动。因为它们可以根据狭义相对论的规则移动到(但不完全是)光的速度,而光以光速向你移动,你可以想象在第一种情况下会看到两倍的光。假设它们的光现在到达我们这里,它们以接近光速的速度离开我们,也许现在的可视

宇宙的直径是900亿光年,就意味着宇宙的半径是450亿光年。通常情况下,我们知道450亿光年意味着450亿年前的光被我们人类所看到。那么我们为什么还要说宇宙的年龄是138亿年呢?难道不是450亿年吗?

实际上光年是一个距离单位。我们说宇宙的年龄是138亿年,是因为我们能够找到最古老的恒星诞生于136亿年前。根据宇宙学的演化理论,宇宙诞生以后2亿年,第1颗恒星才开始发光。所以我们说宇宙的年龄是138亿年是通过这个方法反推上去的。
》人类对宇宙的认识,来自于理论和天文学的观测相结合。
总的来说,人类的物理学走过的道路,全部都是实验验证理论,理论再指导实践这一条路。1769年,牛顿发表物理学的开山巨著《自然哲学的数学原理》,把万有引力定律放在了第1章。

虽然牛顿万有引力定律可以把行星的轨道算得很精确,但只能描述行星围绕着恒星运动的轨迹,而没办法描述宇宙的形状。1915年之前,关于宇宙的形状,全部是由天文学家在望远镜的镜头下面描绘的。最初我们并不知道宇宙里有多大,也不知道里面有多少个星星。18世纪中期,日耳曼血统的英国科学家赫歇尔(Herschel)制造了世界上最大的望远镜,第1次大概的描绘出了银河系的形状。这个时候银河系的形状被描绘成一个扁平的盘状。下图是赫歇尔描绘银河系的形状。

那个时候就以为整个宇宙大概都在这个范围中间了。后来,天文望远镜有了巨大的进步以后,才发现原来我们看到的那些小星星,很多都是一个一个的巨大星系,和我们银河系是一样,甚至比我们的银河系还大。
》人类就开始思考我们的银河系,我们的宇宙到底是个什么形状?
这里面包含了多少个星系,宇宙和星系的关系是怎么样的?

曾经我们以为宇宙是永恒的,没有开端也没有终点。但是,实际上万物都是有始有终,包括恒星也有诞生和死亡的那个时候。所以宇宙是永恒的,本身就是一个悖论。第一次突破这个悖论的是爱因斯坦。
》1915年爱因斯坦发表了广义相对论。
根据广义相对论,宇宙是不可能静止的,要么在膨胀,要么在收缩。

1929年美国天文学家哈勃观察了遥远的星系,发现宇宙是在膨胀的。这就验证了广义相对论的结论。如果宇宙在膨胀的,那么我们把时间向后推就意味着:历史越久远,星系之间的密度越高。目前人类的天文望远镜能够看到的最遥远的星光是136亿年前发出的。但是这136亿年前发出星光的这些星系,是时刻在运动的,不可能停留在136亿年之前的位置。

所以,我们要根据宇宙膨胀的速度去计算,才能知道远古时代的星系到哪里了。
》宇宙膨胀的速度是72公里每秒*百万秒差距。
百万秒差距是一个距离单位,相当于326万光年。如果我们用光运行的速度30万公里每秒,除以宇宙膨胀的速度72公里每秒,再乘以326万光年,正好等于136亿光年。这个计算说明了:在136亿光年位置的宇宙的膨胀速度是光速。

宇宙中的第一缕星光从136亿年前出发,这个发出第一缕星光的星系,因为宇宙的膨胀被带飞了,飞向远离地球的方向。就是说星系的飞行方向,和星光朝着地球的飞行方向是相反的。那么经过了136亿年以后,这个发出第一缕星光的星系飞到了哪里呢?飞到了450亿光年的位置。所以我们才说宇宙的半径是450亿光年。
》450亿光年是指可观测的宇宙半径,远远不是宇宙的全部。
因为超过这个范围之外,空间的膨胀速度超过了光速,那里的光永远也不会到达我们地球人的眼睛。我们可观测的宇宙又被称为哈勃体,这个哈勃体是附着在一个更加庞大的高维超球体的三维表面。

我们能够看到的半径是450亿光年的范围,只是整个宇宙的极小的一个部分。那么整个宇宙到底有多大呢?不知道有多大!几乎是无限大的。最新的天文观测数据表明宇宙是一个球形的。也就是说朝任何一个方向走,只要走的速度足够快,走的距离足够长,都会回到起点。宇宙无比的辽阔,人类无比的渺小。但是如果有一天人类可以进入更高的维度的话,也会发现宇宙变得很渺小。

西方的宇宙概念强调的是所有星系(即所有物件),但暗含着所有物件都只存在于时空中,而古中国的传统宇宙概念强调的则是时空,但其实也暗含着时空中必有物质。宇宙定义把东西方两个定义合璧了明确表达出了全人类的宇宙观。
我们现在说的宇宙边界920亿光年,指的是可观测宇宙的直径大概是920亿光年。可观测宇宙是一个以我们为中心,半径460亿光年的球体。需要注意的有三点,首先,可观测宇宙的边界并不是真实宇宙的边界,换句话说,可观测宇宙范围外还有不可观测宇宙存在。其次很多人把“可观测宇宙”和“能观测宇宙”等同了,可观测表示我们理论上能观测到的部分有460亿观念这么远,但实际上我们目前技术观测到最远的天体大概320亿光年远。最后,460亿光年并不是一个不变的数字,随着宇宙膨胀,这个数字还会继续变大。
接下来给大家通俗的解释一下。想象一个气球,上面有abc三只蚂蚁在一条线上,a和b之间、b和之间相聚50px。那么现在咱们花1秒钟把气球吹大,气球均匀的变大,蚂蚁之间的距离也均匀地变大了,现在a和b之间、b和c之间100px了。三只蚂蚁都没有动,可是在a蚂蚁眼里,b蚂蚁以2 cm/s的速度远离自己了,c蚂蚁以100px/s的速度远离自己。如果有更远的d蚂蚁,则它在a蚂蚁眼里想必是以更快的速度远离的。这种蚂蚁本身没动,但是因为气球膨胀而产生的相对远离速度称之为“退行速度”。你一定发现了,相距越远退行速度越快。回到宇宙,宇宙就是一个不断膨胀的气球,天体就像蚂蚁,相互之间在不断远离。由于相距越远,退行速度越快,所以足够远之后,退行速度将会超过光速。换句话说,这个天体发出的光跑的比空间膨胀的慢,这束光永远到不了我们这里,就是理论上我们不可能观测到。我们理论上能够观测到的部分就是所谓“可观测宇宙”,目前认为理论可以观测的最远距离是465亿光年。
最后回到问题上,920亿光年是理论的观测的极限,不是宇宙的边界,事实上宇宙有没有边界我们都不知道。我们连宇宙的难以窥得全貌,宇宙之外已经超越人类想象了。
宇宙现在的大小比较公认的认知是宇宙有界无边。没有人能真正知道具体的宇宙形态与具体怎么解释这个大小,只能是根据一定的认知进行推测应该大约是有900多亿光年大小。


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