宇宙年龄是138亿年，为何可观测宇宙的直径是920亿光年？

Question

如题所述

Answer 1

1. 宇宙的年龄是138亿年，这是一个基于对宇宙背景辐射和宇宙大爆炸遗留物的研究得出的结论。
2. 可观测宇宙的直径约为920亿光年，这个数据是基于宇宙膨胀模型和天文观测得出的。尽管这一数字看似与宇宙年龄相矛盾，但实际上并不冲突。
3. 宇宙自大爆炸以来一直在膨胀，这意味着随着时间的推移，空间本身也在增加。因此，尽管光速是恒定的，但从远处物体发出的光到达地球所需的时间却在增加。
4. 可观测宇宙的概念是基于这样一个事实：由于宇宙的膨胀，来自遥远星系的光可能还没有足够的时间到达我们。因此，我们只能观测到那些光线在宇宙膨胀期间能够到达地球的星系。
5. 目前的观测数据显示，可观测宇宙的半径大约是460亿光年，而宇宙的膨胀速度大约是每百万秒差距（约326万光年）67.8公里/秒。此外，宇宙的膨胀速度还在加快。
6. 如果我们假设宇宙自大爆炸以来一直是稳态的，那么基于宇宙的年龄（138亿年），可观测宇宙的半径应该是138亿光年。这意味着我们看到的138亿光年外的图像，实际上是大爆炸初始时刻的图像。
7. 然而，由于宇宙一直在膨胀，光和地球之间的空间也在膨胀。因此，光到达观测者的时间实际上超过了宇宙年龄所对应的时间，导致可观测宇宙的半径大于138亿光年。
8. 通过了解不同时期宇宙膨胀的速度，我们可以根据宇宙大爆炸模型理论推测出可观测宇宙的实际半径。
9. 通常我们所说的星系距离并不是实际距离，例如，当我们说M87星系距离地球5500万光年时，我们指的是从M87星系发出的光在空间中传播了5500万年。由于宇宙膨胀，M87星系与地球的实际距离现在肯定大于5500万光年。
10. 如果宇宙持续膨胀，那么遥远星系发出的光将永远无法到达地球，因为它们之间的退行速度可能超过光速。实际上，那些与地球实际距离超过144亿光年的星系，其退行速度已经超过了光速。
11. 在目前可观测的宇宙中，只有大约5%的星系的光线能够在未来到达地球。随着时间的推移，这个比例会变得更小。如果热寂理论是正确的，经过数千亿年，可观测宇宙中可能只剩余我们所在的银河系群。