勘誤——小談可觀測宇宙

科技 10-02

周一 · 最新發現|周二·牧夫專欄

周三·太空探索/周三·天文測試

周四·觀測指南|周五· 深空探測

周六·星空的詩|周日·天文周曆

勘誤

在昨天的推送里，小編提到了30米望遠鏡能夠「看到130億光年外的情況」。實際上，這裡小編犯了一個錯誤，應該是400億光年。其中原因且容小編細細道來。

為了解釋這個問題，我們要引入可觀測宇宙這一概念。眾所周知，在英語中，universe一詞是宇宙的意思，而如果u大寫，變成Universe，則代表可觀測宇宙。顧名思義，可觀測宇宙就是人類理論上所能夠觀測到的宇宙。也就是說，不考慮技術等外在原因，根據宇宙學原理，宇宙是各向同性的，因此人類所能夠接收到的最遠的光信號或者其他信號的距離，就是可觀測宇宙的半徑。

由於我們的宇宙在不斷地膨脹，因此若想估算可觀測宇宙半徑，首先要知道宇宙的年齡。宇宙年齡的估計與宇宙中各天體的年齡測定密切相關，因此宇宙的年齡可以通過多種方式來測量，例如：利用宇宙的膨脹速率來估計；測定球狀星團中最古老的恆星的年齡；測量放射性元素的年齡；利用白矮星的冷卻估算，通過計算星系團中熱氣體的冷卻時間等。但是，這些測量中有很多未知的系統誤差，從而造成了測量結果的不確定性。因此，尋找一個更加可靠的測量方法是一個有待解決的重要問題。根據現代宇宙學理論，結合暗能量的觀測值，目前認為宇宙的年齡大概在137億年左右。

那麼，如果宇宙是穩定不變的，不膨脹也不收縮且足夠平坦，我們能夠觀測到的宇宙的範圍就是個半徑為137億光年的球體。但是，正是因為我們的宇宙在不斷膨脹，因此，為了計算簡便，假定宇宙以光速膨脹，此時假設有一顆恆星距離地球137億光年，並且認為在137億光年之後它發出的光芒到達地球。但是，在光傳播的過程中，宇宙是在膨脹的，因此在137億年之後，它早已遠離了原來的位置，我們的地球亦然。那麼如圖所示，我們很容易估計出可觀測宇宙的大小了。