那些以远离我们的星系竟以超光速远离我们的视线?

栏目:学习 来源:猎狐网 时间:2019-09-23

有证据能证明宇宙空间的超光速的膨胀以及由此导致的星系恒星的突然消失吗?如果假设成立的话,难道不会有在宇宙视界边缘的恒星和星系正从观测中消失?

目前,我们很确定我们生活在一个加速膨胀的宇宙中。


那些以远离我们的星系竟以超光速远离我们的视线?


正当你阅读时,我们宇宙的膨胀速度已经达到了每秒70千米/百万秒差距。这意味着一个在我们一百万秒差距外的星系正以70千米/秒的速度远离,而另一个离我们两百万秒差距的星系远离速度则达到140km/s,以此类推。这就是哈勃定律。


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根据相同的逻辑,我们可以通过数学计算根据一个星系离我们的距离得到它的远离我们的速度。结果表明,43亿秒差距外的星系将以超过光速的速度远离我们。这个距离定义了哈勃球,一个想象中以我们为中心包围我们的球体,在球体之外所有物体的远离速度都将超过光速。注意到,我们的宇宙正加速膨胀,哈勃球的半径正随时间逐渐增大。


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我们能看到来自哈勃球外的光吗?接收来自一个运动速度超过光速的光源的光也许听起来很古怪,但这确实可能的。想象在哈勃球外的一个星系,向地球发出脉冲信号。这个脉冲尝试着传向我们,但它却被一个比光速还快的空间“拖”离我们。


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看起来我们将永远不会接收到这个脉冲信号——但等一下!伴随着宇宙的膨胀,哈勃球也在变大。现在,如果哈勃球半径的增长速度超过光子的远离速度,那么这个脉冲信号最终将由处在超光速远离我们的空间变为以小于光速远离我们的空间。看一看这个把这些话用直观的动画展现的视频吧。


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当然,只要这个脉冲信号处在的空间远离我们的速度小于光速,它最终都会抵达地球。结论是,我们仍然能观测到那些以超光速远离我们的星系!换句话说,哈勃球并不是可观测宇宙的极限。

那么我们最初是如何知道宇宙以超光速膨胀的呢?因光脉冲的波长随着空间的膨胀也在伸长,所以


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光线会变得更红。(也就是说,波长也增加了。)这就是所谓的被天文学家测量到的宇宙学红移。所以遥远的星系可以用它们的红移来标记。星系的红移越大,它远离我们的速度就越大。对于任意可行的膨胀宇宙模型,都存在一个相对简单的从红移到远离速度的转换。我们现在不用感到吃惊,通过好多我们观测到的星系的红移,它们都以超光速远离我们。

最终,我们需要注意到,实际上,一个远离我们的星系可能会因为宇宙学红移从我们的观测中消失。从星系而来的光将变得越来越红,直到离开了我们探测器械(我们的眼睛或者是无线电天文望远镜)的观测范围。除此之外,连续脉冲之间的时间将会因为大大增加以至最终因为星系的远去而消失。


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相关知识


在宇宙学中,哈勃体积或哈勃球是一个围绕着观测者并因为宇宙的膨胀而以超光速远离观测者的球状区域。这个哈勃体积大约等于1031 立方光年。哈勃球的正确半径(被熟知为哈勃半径或者是哈勃长度)要求c/H。,c是光速,H。是哈勃常数。哈勃球的表面被称为微观物理视界,哈勃表面,或者是哈勃极限。

更一般地,“哈勃体积”这个词能够被运用到任何有体积顺序。然而,这个词仍然(但是错误地)被用作一种可观测宇宙的同义词,而后者比哈勃体积更大。

参考资料


1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Cristóbal Armaza

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