![宇宙中有些星光永远不会到达人类视网膜,这是为什么?](https://www.dushu263.com/wp-content/uploads/2020/01/be14ae2d014c4add81652633902b3b28.jpg)
人类已经知道银河系有几千亿颗恒星,而太阳只是银河系中很普通的一颗恒星。银河系只是本星系群约50个星系之一,本星系群只是超本星系团中上百个星系团(群)中的一个小小成员,其中室女座星系团就有2500多个星系组成。
现在人类已经观测到宇宙中存在有几千亿个星系,据科学界预计,整个宇宙可能有星系10万亿个之多。
现在人类当然还有很多没有发现和看到的星系,那么随着时间的久远,有没有人类永远也看不到的星系存在呢?如果有,依据又是什么呢?
时空通讯的答案是:当然有,这是基于大爆炸宇宙标准模型预测的,依据就是哈勃定律。
何谓哈勃定律?这得从著名天文学家、美国芝加哥大学天文学博士爱德温·哈勃发现了宇宙膨胀规律说起。
上世纪初,科学家斯里弗发现了旋涡星系谱线红移现象,哈勃在这个基础上,对遥远星系的距离与红移进行了大量的测量工作,发现远方星系谱线红移是一个普遍现象,而且红移量与距离成比例关系,越远红移越大。
何谓红移?
红移就是指在物理学和天文学领域,光源相对观测者向远方移动时,波长会变长,频率降低,电磁波谱就会向红端移动。因此红移可以说明光源远离我们而去。
于是哈勃得出一个结论:星系都在远离我们而去,距离越远,离开的速度越大。
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于是,哈勃进一步研究监测了20多个星系的退行速度,发现了星系退行速率与距离的线性关系。
哈勃得出一个星系距离与离开速度的关系式,表述为:Vf = Hc x D
其中,Vf为原离的速率,单位为km/s;Hc为哈勃常数,单位为km/(s·Mpc);D为相对地球的距离,单位为Mpc。
这里面的Mpc为百万秒差距,是一个距离单位。1个秒差距约3.26光年,百万秒差距为326万光年。
这种距离与退行速度的线性关系后来被科学界定为哈勃定律,现在常常见诸媒体所谓哈勃常数,就是哈勃定律的重要参数。
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有了哈勃常数,就知道了星系退行的速度,从而计算出整个宇宙整体叠加的膨胀速度。
哈勃常数就是通过各种方法,测算出距离我们百万秒差距,也就是326万光年远那个地方星系离开我们的速度。
虽然从上世纪中叶以前,科学界对哈勃常数就有许多测算,但真正较为精确地测量还是本世纪开始的。
十几年来,各国通过各种方法得出的哈勃常数并不完全一致,以至于对宇宙年龄还没有一个准确定论。
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现在得到的几个影响力较大的哈勃常数如下:
2006年,马歇尔太空飞行中心一个研究小组,利用NASA的钱德拉X射线天文台观测发现,哈勃常数为77(km/s)/Mpc,正负误差为15%;
2009年,NASA根据对遥远星系la超新星观测后,将哈勃常数修正为74.2±3.6(km/s)/Mpc,这样不确定性因素缩小到5%以内;
2013年,欧洲航天局利用普朗克卫星,测得哈勃常数为67.80±0.77(km/s)/Mpc,正负误差缩小到1%多点;
2019年,德国一个科学团队利用引力透镜效应,计算出哈勃常数为82.4(km/s)/Mpc,这是最新的测算。这次的哈勃常数比以往的出入较大,如果根据这个哈勃常数计算,宇宙年龄要比先前科学界认定的137亿岁~138.2亿岁,还要年轻20几亿年。
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但不管哪一组数据,我们根据哈勃定律计算,宇宙整体叠加膨胀速度都超过了光速的3倍多。
科学界认为,可观测宇宙半径为465亿光年,也就是14263.8Mpc。
现在我们按照最小的哈勃常数来计算。
哈勃定律表达式为:Vf = Hc x D
67.80±0.77(km/s)/Mpcx14263.8Mpc=967085.9km/s
就是说,在我们可观测宇宙的边缘地带,星系离开我们的速度已经达到了96.7万千米每秒,是光速的3倍多。
那么,这样一组数据怎么能够证明宇宙年龄和有的星光至今没有来到地球呢?
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实际上,时空通讯前面的叙述和论证都是为了说明两件事,一件就是宇宙的确在膨胀,二是膨胀的整体叠加速度很快。
这样就得出了三个结论:
一个是回溯过去,我们宇宙的所有星系原来都是挤在一起的,根据相对论引力场论,巨大质量坍缩进自己的史瓦西半径,只能成为一个奇点,因此宇宙大爆炸是从奇点开始的。
二是按照宇宙膨胀速度追溯过去,根据大爆炸宇宙论模型,就可以测算出宇宙大致年龄。
三是由于宇宙膨胀速度过快,距离我们遥远的星系以超过光速几倍的速度离开我们,因此那里的星光不但是现在,很可能永远都无法传递到我们的视网膜。
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根据大爆炸宇宙论,宇宙有两个视界,我们所有的观测只能在这两个视界之间进行,超出这两个视界,是我们无法看到的宇宙部分。
一个是过去视界。这是在宇宙大爆炸开始后的38万年前,这段时间宇宙高温高压至密,原子也没有形成,是一锅又浓又热又黑的粒子汤,光子也无法脱耦,所以依靠光来观测的人类,对那段宇宙什么也看不到;
还有一个就是未来视界。就是刚才说的由于宇宙膨胀速度超过光速,宇宙边际的星光永远也传递不到我们的眼帘。
这就是宇宙中不但还有,而且永远有星光无法到达我们这里的证据。
就是这样,欢迎讨论,谢谢阅读。
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