為什麼說在未來我們不能達到任何星系

2022-02-28 16:21:21 字數 5913 閱讀 4397

1樓:聽風說往事

關於宇宙中的星系,在20世紀最令人困惑的發現是:離我們越遠的星系,遠離我們速度就越快。最終由埃德溫·哈勃(edwin hubble)和喬治·勒梅特爾(georges lemaitre)發現,我們生活在一個不斷膨脹的宇宙中。

星系的距離和退行速度的關係被稱為哈勃定律。在宇宙的大尺度上,哈勃定律,或者說速度/紅移關係,表現的非常明顯,而在較小尺度上,例如:星系群、星系、星團,所有被引力束縛住的結構並不會隨著宇宙的膨脹而擴張。

就是為什麼,在未來我們不能達到任何一個星系宇宙起源於一個高溫,高密度,快速膨脹的狀態。空間充滿了物質和輻射,隨著時間的推移,宇宙冷卻,膨脹速度開始放緩。此外,隨著宇宙的發展物質分佈的略微不均勻在引力的作用下發展成了今天看到的星系和星系團,分佈在一個大約920億光年的可觀測宇宙中。

這就是為什麼,在未來我們不能達到任何一個星系

大**一開始宇宙膨脹得速度非常快,但同時空間包含著大量的物質和能量,隨著時間的推移,引力在一段時間內減緩了膨脹速度,而目前我們的宇宙還在繼續膨脹。

那我們的未來呢?20世紀早期的科學家給出了三種可能的情況:

在隨後很長一段時間裡,科學家衡量這三個選項中哪一個描述了我們宇宙的未來。大坍縮?還是會永遠勻速的膨脹,還是會成為穩定的處於一個臨界的宇宙。

這就是為什麼,在未來我們不能達到任何一個星系

就在2023年,我們驚訝的發現這些都不是我們宇宙的選擇?相反,膨脹率不會一直下降,而是逐漸接近一個有限的非零值。

這意味著,隨著時間的推移,每一個星系似乎在加速遠離我們!

這就是為什麼,在未來我們不能達到任何一個星系

但如果我們的宇宙在加速膨脹,遙遠的星系正在以299,792.458km/s的速度遠離我們(比光速還快,而且它們還在加速),那麼我們永遠無法達到它們?即使光子以光速運動,也不可能到達這樣的星系。

我們所能知道的就是它們誕生時發出的光達到了我們,而我們現在所發出的光永遠不會達到這些星系,我們已經與遙遠的星系無緣無故地斷開了聯絡。

令人難以置信的是,在我們接收的星光中任何紅移大於1.5(這不是一個很大的數字)的星系,目前都已經消失了。這就是為什麼,在未來我們不能達到任何一個星系

上圖為哈勃深場,裡面包含大約10000個最微弱、最遙遠的星系。通過測量它們的紅移,我們可以確定(回到哈勃定律)這些星系到底有多遠。

事實證明,這幅圖中大約40%的星系遠離我們的速度已經超過光速,我們所發出的光已經無法達到它們了。

隨著時間的推移,隨著宇宙加速,越來越多的星系在我們的視野中都將變紅變暗。每過一秒鐘,平均而言就有成千上萬顆恆星和它們的行星系超過光速遠離我們。在我們今天宇宙的數千億個星系(甚至可能多達一萬億)中,只有3%的星系在我們可達的範圍內,不過在不遠的未來它們也將以超光速遠離我們。

2樓:愛看**的昕

離我們越遠的星系,遠離我們速度就越快,不知道技術夠不夠發達

3樓:崛起的男神

星系的距離和退行速度的關係被稱為哈勃定律。

4樓:飛翔的鯤

我們肉眼所能看到的一切,都包含在銀河系之內,最多也就是銀河系周圍的衛星星系

5樓:

人們本能的會想到一個問題:根據宇宙大**的框架離我們越遠的星系,遠離我們速度就越快。

6樓:匿名使用者

覺得還是有可能的吧,畢竟現在的科技發展的還是很迅猛的。

7樓:匿名使用者

人們本能的會想到一個問題:根據宇宙大**的框架,既然宇宙在膨脹,這種情況是否會永遠持續下去。

8樓:僧妞

因為我們的技術遠遠達不到能夠遷移的標準就算是如此發展的現在

9樓:匿名使用者

既然宇宙在膨脹,這種情況是否會永遠持續下去。

這就是為什麼在未來的宇宙中只能看到一個星系?

10樓:

這個是不確定的,因為人類的能力是有限的,在未來的宇宙中只能看到一個星系也只是一個假設而已,不是一種定論。

11樓:小肥仔學長

只能觀測到宇宙中的部分資訊,有很多的是看不見的,由於跟我們太遠

12樓:你又是哪塊瓜皮

因為宇宙中可觀測到的部分大概就是97%,所以只有一個星系。

13樓:顧輕舟老師

可觀測的宇宙大概有97%的部分,已經和地球失去了聯絡,所以我們只能看到一個星系。

14樓:飛贊向

因為宇宙中的太陽只有一個,並且太陽的能量也是在逐漸消耗的,而宇宙的膨脹率一直都在升高,所以最後只會留下一個適應這種環境的星系。

我們為什麼只能看到宇宙過去的樣子,而不能看到宇宙現在和未來的樣子?

15樓:匿名使用者

因為我們離河外星系的距離太過遙遠,它們發出的光需要幾億年才能到達我們地球被我們接收到,所以我們現在觀察到的那些遙遠的星球和星系都是幾億年以前的樣子

16樓:匿名使用者

所謂「看」,就是物體反射光到人眼,而光也是有固定速度的,也就是說其他星體發出的光是需要時間到達地球,然後被我們觀察,而這段時間星體又會有變化,所以我們一開始觀察的就是星體「過去」的樣子。所以理論上來說我們看到的任何東西都可以說是「過去」的樣子,當然就看不到現在和未來的了。

17樓:如初見丨

因為現在外太空星球上景象的光還沒傳過來,傳過來的時候,我們現在所說的現在已經到將來了。所以說你看不到它們現在和未來的樣子,它們永遠會延遲。

18樓:

我們看到的太陽的光,都是8分鐘前的光,因為距離過遠,即使是光速,也需要一定時間到達。由於距離的原因,所以導致所看到的是過去,不能同步現在,假設一個外星人的眼睛可以看的很遠,在外星球可以看到你,那麼他看到的也是以前的你,而不是現在的你,原因就是距離。

19樓:

因為將來我們也不會知道他是什麼樣子的

20樓:路漫漫其求索

從別的星體光線到達地球需要時間啊,越遠的天體,所發出的光線到達地球需要的時間越長。假如一個天地距地球1光年,在這個天體上發生的事件,它的影像要1年後才能到達地球,我們才能看到,也就是說我們看到的是一年前的天體事件。

現代物理將時間稱為第四維,就是將時間和空間結合在一起來研究。

甚至要嚴格來說,我們所看到的所有東西,都是它從前的樣子,不過由於光速非常之快,在我們附近發生的事件,這個時間延遲非常之小。

可觀測宇宙97%與地球失去聯絡?未來天空將只能看到一個星系?

21樓:李論科學

「在整個宇宙裡只存在著一個實體,只是它的形式有各種變化。」——〔法〕拉美特利:《人是機器》

隨著宇宙年齡的增長,每時每刻都有無數的星系正在從我們的視野中消失,每時每刻都有大量的資訊正在逃離我們的可見宇宙。所以我們經常說以後的人類不會比我們現在看到的更多,這一切都要歸咎於加速膨脹的宇宙,正在把一切推離我們的感知範圍。那麼我們現在能知道有多少可觀測宇宙已經消失了嗎?

為什麼說可觀測宇宙97%的星系已經和我們失去了聯絡?我們先來討論一下事物消失的含義,然後再回到大**的概念上來。

大**創造了一個熾熱、稠密、不斷膨脹的宇宙,而膨脹是時空結構本身的特性。而它裡面的物質和輻射會被稀釋,密度下降,隨著空間體積的擴張,它們之間的距離會越來越遠。與此同時,所有的物質和輻射也產生了巨大的引力,試圖把宇宙拉回到一起。

這就是數十億年來宇宙膨脹與萬有引力之間的偉大斗爭。而我們人類作為觀察者一開始並不知道哪一方會贏的勝利。

引力獲勝,它會使宇宙達到最大的尺寸,然後逆轉膨脹並在「大收縮」中告終?

膨脹獲勝,它會導致宇宙永遠膨脹,永不停歇,事物之間的距離變得無限遙遠,宇宙最終以「大凍結」而告終?

引力和膨脹都沒有獲勝,正好處在兩者之間的情形。在這種情況下,膨脹率無限趨近於零,但不會逆**一個臨界宇宙?也就是說宇宙中哪怕在多一個質子,引力就會逆轉宇宙!

雖然以上的宇宙命運彼此非常不同,但它們都有一個共同點。看看今天的宇宙,看看外面的星系。我們所能看到(在可見的極限)的任何一個星系,它所發出的光在穿越巨大的宇宙空間之後才到達我們的眼睛。

在經歷了數十億年的時間,光子孤獨地穿行在分隔星系並且不斷擴大的空間中。我們也可以認為,光子一直逆流而上,逆著不斷膨脹的宇宙空間往前飛行,最終達到地球。

隨著時間的推移,在宇宙最初的78億年裡,來自遙遠星系越來越多的星光開始追上我們。

因為在最初的78億年裡,宇宙一直在減速,這意味著即使宇宙在膨脹,即使遙遠星系離我們越來越遠,但它們遠離我們速度越來越慢。結果就是,最初我們肉眼看不見的星系,最終就出現在了我們的視野。

變成0,反轉,開始向我們逼近(大坍縮)。

減少但始終保持正值,永遠推行(大凍結)。

漸近趨向於0,永遠不會到達0,宇宙也永遠不會反轉(臨界)。

但是,隨著宇宙的膨脹,能量密度的持續下降,宇宙向我們揭示了一些不同尋常的事情,也可以說是一個彩蛋:空間本身有一種內在的能量,稱為暗能量。

上圖左可以看到宇宙的膨脹對物質、輻射和暗能量的影響,暗能量基本不動,直到物質和輻射密度急劇下降,暗能量的作用才變得清晰可見,從大**到暗能量的影響改變宇宙的膨脹,這一過程花了78億年。也就是說,在宇宙誕生後的78億年間,任何觀察者都不會發現暗能量的存在,因為那時暗能量的能量密度還不足以影響宇宙的膨脹方式,只有宇宙的繼續膨脹,物質密度下降,暗能量才開始嶄露頭角,掌控宇宙。因此我們說這真的是宇宙的一個彩蛋、驚喜!

當暗能量密度變得足夠大,達到宇宙總能量密度的三分之一時,遙遠的星系不再減速,而是開始加速遠離我們。這意味著,它們的衰退速度非但沒有放緩,反而開始加速了!

那些遙遠星系發出的光已經到達地球的仍然會到達地球;加速的宇宙並沒有改變這一點。只會讓飛行途中的光紅移。

但對於許多這樣的遙遠星系,我們將永遠看不到它們發出的新光,在宇宙現在這個年齡之前,我們只能看到它們在很久以前發出的舊光。想想為什麼會這樣。

遙遠的星系在不斷膨脹的宇宙中發出光線。我們和那個星系之間的空間在繼續擴大,但光子仍在向我們靠近。由於星系不斷地發出光線,現在不僅有光到達我們,將來也會有光到達我們!

但是,想想那個星系今天在**。想想膨脹的、加速的宇宙。想想今天的宇宙有多大。

上圖展示了我們可觀測宇宙直徑大約是920億光年,包含了至少幾千億個(可能是上萬億個)星系。

可問題是,按照今天的膨脹率,任何距離我們超過140億光年的星系,我們都不會再接收到這個星系的光線!也就是說這個星系和我們之間的空間正非常快的速度膨脹,以至於今天發出的光子永遠也無法到達我們!如果我們計算一個140億光年半徑的球體中包含了多少可觀測宇宙,並將其與直徑920億光年的球體進行比較,就會發現我們只與可觀測宇宙中大約3%的星系目前扔有聯絡(存在因果關係),其餘星系都永遠消失了!

隨著時間的推移,越來越多的星系和星系團都將與我們失去因果關係。這並不意味著我們再也看不到它們了,這只是意味著我們再也無法與它們發生交流,它們發出的新光不會達到我們,我們發出的新光也不會達到它們。也就是說,如果我們現在以光速旅行飛向它們,也永遠不到達到目的地。

但是我們數十億年前發出的光可能還能到達它們!就像它們再數十億年前發出的光能到達我們的眼睛一樣:

但這些光的數量是有限的,

而且紅移非常高

也會發生時間膨脹,意思是遙遠星系的事件在我們看來會非常緩慢,

為了探測到這些更遙遠的星系,我們需要使用紅外望遠鏡,還得「把快門開啟」更長時間增加**,才能看到接受到它們以前發出的光線。

如果沒有暗能量(如果沒有加速或消失的星系),大**可能會以完全相同的方式發生,但我們的宇宙會更小,星系會離得更近,我們會看到更多的星系,它們的紅移會更少,宇宙會膨脹得更慢,每個星系的退行都會減速。大量的星系不會從我們的視野中消失,而是隨著時間的推移,新的星系會出現在我們視野!

雖然可觀測宇宙中沒有哪個星系消失到了看不見的地步,但97%的星系消失的原因是它們的新光已經無法到達我們了。星系仍然可見,但只是由於它們的舊光。例如,那些星系此時此刻發生了重大的事件,我們永遠都不會知道。

這就是正在消失的宇宙的運作方式,以及星系從我們的視野中消失的真正含義。

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