宇宙的年龄是138亿年,为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年?

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宇宙到底有多大?先看完这些照片

宇宙广袤无垠,令人惊叹不已!下面这些照片展现了宇宙的壮丽景象,让我们感受到人类在这个浩瀚宇宙中的渺小和微不足道.....

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2019年,天文学家收集哈勃望远镜在过去16年间所拍摄的7500张图像,包括红外线、光学、紫外线等数据,组合成一幅迄今最全面的宇宙图谱,称为“哈勃遗产场”(HLF),作为对哈勃望远镜30多年来生涯的总结。

这张图片里包含了至少265000个星系,并且假如你愿意花时间去研究,依旧能不断发现新的星系。

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NGC 1232,这是一个位于波江座的中间螺旋星系,距离地球大约6000万光年。这个星系里面有数十亿颗恒星,大量的蓝色恒星沿着螺旋臂分布,其间有大量的星际尘埃暗区。

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NGC 1300,同样是一个位于波江座的棒旋星系,距离地球大约7000万光年。该星系的中心有一个3300光年的螺旋结构,而整个星系的长度大约为11万光年。

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仙女座星系,这是距银河系最近的一个大星系,约254万光年,直径为22万光年。据科学家观测,仙女座星系正以每秒300公里的速度奔向银河系,大约30亿年后会与银河系相撞。好害怕啊,怎么办…

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来自宇宙的一朵玫瑰:“arp 273”,这是一组相互作用星系,距地球大约3亿光年。较大的漩涡星系为“UGC 1810”,由于受到下方“UGC 1813”的万有引力作用,旋臂扭曲成一个玫瑰花似的圆盘。

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哈勃极深场(XDF) 图片,这张照片显示了早期宇宙中形成的大约5500个极其遥远的星系,距离地球大约数十亿光年。

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1980年,由维京1号轨道飞行器拍摄的火星照片,照片展示了火星上一个长达4000公里、宽200公里,最深点8公里的大峡谷系统,这是目前太阳系中已知的最大峡谷。

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2006年,NASA的卡西尼号轨道飞行器用12小时拍摄的土星图像,总共 165 张照片被组合成一幅照片,展示了土星掠过太阳时,完全遮挡住太阳的震撼景象。

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2015年,好奇号火星车首次向我们展示了火星上沙丘的景象,科学家正在研究到底是什么力量,驱使火星沙丘会产生比地球大得多的涟漪。

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太空上的抽象艺术。2017年,NASA的朱诺号宇宙飞船在距离木星云层大概19000公里时,捕获到这幅令人难以置信的太空奇迹。

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NGC 4826,是一个距离地球约1700万光年的螺旋星系。该星系有一条壮观的黑暗尘带,横亘在的星系核心之前,所以被称为“黑眼星系”,距离地球约1700万光年。

与众不同的是,该星系外层的星际气体与内层的恒星运转方向是相反的。天文学家认为,这是两个星系碰撞产生的结果,可能大约10亿年前该星系吸收了与它碰撞的卫星星系。

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面纱星云,这是一个大型的超新星遗迹,是大质量恒星死亡爆炸产生的扩张云气。这片星云距离地球大约2100光年,宽度约为130光年,照片中显示的仅为其中一部分。

宇宙的年龄是138亿年,为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年?

宇宙的年龄是138亿年,为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年?

宇宙现在的可观测直径达到了930亿光年,但是谁能想象的到当初的宇宙是来自一个密度无限大,热量无限大,温度无限高,压力无限大,时空曲率无限大,体积无限小的“奇点”。到目前宇宙的年龄是138亿岁。

在起初,天文学家是根据测定宇宙中比较古老的恒星的年龄来推测宇宙的年龄。

第一批恒星的年龄大约是在宇宙出现后的4亿年,但是由于第一批恒星不含重元素,而且质量巨大,所以寿命很短。后来测定了一颗年龄相对古老的恒星,估算年龄大约在130-139亿岁,这颗恒星含有少量的重元素,所以不是宇宙的第一批恒星,那表明宇宙的年龄肯定要比这颗恒星的年龄大上4亿岁以上,这就估算出宇宙的年龄大约是135亿岁。

宇宙的年龄是138亿年,为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年?

当然,这只是估算,随着人类的发展,较为准确的测量是根据哈勃常数结合ΛCDM模型来计算宇宙年龄的。哈勃定律中,星系的退行速度V和星系与银河系的距离D成正比例关系:v=H0·D(H0表示哈勃常数,哈勃常数也就是宇宙膨胀速度为67.8公里/秒/百万秒差距)。

然后只要测出了两个星系间的退行速度和距离,随之就会推算出大爆炸之后两个星系分开之后的时间,这个时间就是宇宙的年龄,再结合Λ-CDM模型也就是弗里德曼方程,先测量出公式中的各项参数,最后得出宇宙的年龄是138亿岁。

宇宙的年龄是138亿年,为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年?

可观测宇宙就是以观测者为中心的整个可视球体。

目前可观测宇宙的直径达到了930亿光年,宇宙直径也叫哈勃体积

现在宇宙的可观测规模约为直径930亿光年,这是以地球为中心来计算的。宇宙可观测直径是通过共动(共同运动)距离得出来的,是宇宙膨胀导致的,然后根据宇宙微波背景辐射的红移量求出来的。

说到这里,肯定有很多人有个疑问,那就是宇宙的年龄就才138亿岁,那为什么可观测宇宙直径却达到了930亿光年?

目前对于宇宙起源的理论是大爆炸理论,哈勃确定了宇宙空间处于膨胀,之后宇宙膨胀才变成主流理论。宇宙大爆炸之后,空间迅就速的膨胀起来,这种膨胀效应一直持续到今天。

宇宙的年龄是138亿年,为什么可观测宇宙的直径却达到930亿光年?

在45亿年前,膨胀不仅没有减速,反而开始加速膨胀。膨胀实际上不是指物质、信息、能量的运动速度,而是空间在动。就是说星系退行并不是星系在动只是星系之间的距离在变大。在爱因斯坦的相对论中,真空中的光速是宇宙中物体运动速度的极限,任何有静止质量的物体不会超越光速,对于空间本身却没有限制,所以空间的膨胀速度却没有违反相对论。

总结

宇宙的年龄只有138亿岁,但是可观测直径达到了930亿光年,这只说明了一个道理那就是:我们的宇宙一直在以超光速膨胀。而且宇宙的可观测直径与宇宙的年龄和空间膨胀都是有关系的,时间*膨胀速度=直径,这就很好的解释了宇宙的年龄是138亿岁,为何宇宙的可观测直径就达到了920亿光年。

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