直径930亿光年的可观测宇宙到底是什么意思?真正的宇宙有多大?
现如今随着科学技术的发展,人类逐渐地把自己的目光从地球,太阳系,银河系放到了宇宙中。人类对宇宙充满了好奇与探索,可随着我们探索的深入之后,都会思考一个问题,宇宙到底有多大?
宇宙是不是无限的,这似乎是个不解之谜。但我们是可以根据目前对于宇宙的发现来分析一下宇宙有多大。
追求本源是科学探索的真谛——宇宙起源
关于宇宙起源的问题,宇宙大爆炸理论是目前用来解释宇宙起源和演化的最佳理论。在1946年,美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论,该理论认为在最最开始的时候整个宇宙只是密度无限低的一个奇点。
但在某种原因或作用下,这个奇点发生了大爆炸,从此宇宙瞬间产生,而且之后宇宙一直都在不断膨胀。虽然宇宙大爆炸理论是一个疯狂的理论,但也不乏证据支持:
证据一:哈勃红移在地球上观察遥远的星系的时候,会发现几乎所有星系的光谱都存在红移现象,并且距离越远的星系,其红移量越大,呈正比关系,这说明几乎所有星系都在远离我们,而针对这个现象唯一的解释,就是宇宙在发生膨胀。
证据二:宇宙微波背景辐射。
根据大爆炸理论,宇宙大爆炸至今应该还残留着辐射,而在138亿年前,宇宙还处于高温下,后来又经过了138亿年的膨胀冷却,温度已经变低了,科学家也观测到了这个背景辐射,大约是2.7K,与理论吻合。
证据三:宇宙元素丰度。在宇宙大爆炸发生后,大爆炸的部分能量转化为质量,主要是氢、氦元素,然后这些元素从轻元素逐渐聚变为重元素,是不可逆的一个过程,而宇宙元素丰度和宇宙大爆炸理论又完美吻合。
其实除了这些理论,还有宇宙的年龄,各向同性、原初引力波等等,都可以用来支持宇宙大爆炸理论。138亿年前发生“奇点”大爆炸使空间扩张,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来形成了我们现在的宇宙。
宇宙天体结构。
我们都知道宇宙中有小行星、卫星、行星、恒星、星系这五种天体结构,但星系并不是我们宇宙中最大的天体结构,仅仅只能算得上是宇宙中的一个中等结构。
其实宇宙中完整的结构应该是:陨石/小行星/彗星——卫星——行星——恒星——星系——星系团——超星系团——超星系团复合体——宇宙长城——全宇宙,从这个完整的宇宙结构来看,至少还存在着四个天体结构比星系还要大。
在我们眼里银河系已经够大了,但比银河系高一级的本星系团的直径为1000万光年,而银河系的直径仅仅只有10万光年,相对于银河系来说本星系团很庞大,不过要再与其上一级进行比较,那就又是小巫见大巫了,这样一直比较下来,宇宙可能大的没有边际。
根据人类现在的科技实力,科学家们对宇宙的观测发现,目前可观测宇宙的直径大约是930亿光年。
顾名思义,人类所能够观测到的宇宙被称为可观测宇宙,而可观测宇宙与真实的宇宙不是一个概念,宇宙分为可观测宇宙和不可观测宇宙。还有一个误区,可观测宇宙也并不是说是已经看到的宇宙,这是从理论上说应该可以看到的宇宙。
真正的宇宙有多大?
我们谈到宇宙大小的时候,大已经不能用来形容宇宙了,而这个时候光年就有用处了。光年,看起来有点像时间单位,其实是一个长度单位,一般用来衡量天体间的距离。
光年是表示宇宙在真空的情况下,光沿直线传播,在一年内所走过的距离,众所周知光速大约为每秒30万千米,那么1光年的距离就是9460730472580800米,即9.4607×10km。
首先需要明白的是,从宇宙诞生到目前为止,或者一直到未来,宇宙都一直在发生膨胀,从来没有停过,并且宇宙的膨胀速度也远远超过了光速。
在上世纪二十年代,科学家们对星系距离的测量和红移现象发现了宇宙正在膨胀。到了九十年代之后,我们知道了宇宙不仅仅是在膨胀,而且是在进行超光速膨胀。
从科学的角度来说,“直径930亿光年的可观测直径”其实主要就是由宇宙空间超光速膨胀而引起的,这种宇宙空间本身的膨胀会带来空间内天体距离的不断增加,宇宙也会不断扩大。
目前宇宙的膨胀速度大约为67.8(km/s)/Mpc,也就是在每相距百万秒差距(约326万光年)的距离上,因为宇宙膨胀所导致的相互退行速度为67.8km/s,即在每增加300万光年的距离上(或每过300万年),星系们远离地球的速度会增大67.8千米每秒。
总而言之,按照宇宙大爆炸的理论,宇宙还会一直持续不断地扩大,我们可观测到的地方也并不是永恒不变的。遥远的未来,未来我们也将会观测到更大的宇宙。
宇宙中还有一些不可见的部分,目前我们也无法掌握,但终有一天会揭开神秘的面纱。