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宇宙那么大,居然还有三类光从未到达过地球!

 星辰大海种花家 2020-01-15

十九世纪初就已经知道光速是有限的,尽管准确的光速要到1850年斐索-傅科仪出现后才准确测得,但并不妨碍奥伯斯根据光速有限,而地球的晚上依然黑暗的现象推测出了宇宙应该是非稳态和无限的,不得不说奥伯斯是一个天才,仅仅根据这极其有限的知识就推测出了宇宙的状态!

宇宙膨胀导致有的星光尚未到达地球

奥伯斯并不是第一个猜测非稳态无限宇宙的科学家,最早布鲁诺宣讲哥白尼日心说的同时就提出了宇宙无限的理论,后来牛顿根据万有引力的让天体互相吸引的结论推测出宇宙无限,因为一个有限的宇宙会在天体的互相吸引中距离越来越近,最终成为一个天体!

牛顿和奥伯斯的推测非常有道理,但宇宙到底是个什么形态,这要到二十世纪初才会知道。赫歇尔试图通过浩渺星空的恒星定位了解银河系的形状,梅西耶也通过观测建立了梅西耶星表,但这些再详尽都是局部的宇宙,不过二十世纪初爱因斯坦的广义相对论横空出世给了大家一个新的思路。

在广相发表后的第二年爱因斯坦就将其用在了宇宙学上,从而开启了广相宇宙学,爱因斯坦发现广相下的宇宙是动态的,这与科学界对于静态宇宙的认识有些相向而行,因此爱因斯坦在广相引力场方程上架了个宇宙常数,用希腊字母 Λ表示!

不过在1922年苏联物理学家弗里德曼以宇宙各向同性假设,通过引力场方程推导出了宇宙状态的方程,通过1929年勒梅特以及罗伯逊和沃尔克的完善,得出了弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规,我们不用太过在意它的各种条件下宇宙的状态,只需要知道,宇宙是动态的,并非像爱因斯坦认为的那样是静态!

当然这只是推导得出,而哈勃发现遥远的星系正在远离则从观测上证明了宇宙正在不断膨胀中,所以勒梅特提出了一个宇宙大爆炸论,而伽莫夫和他的同事则分别为其推导出了宇宙大大爆炸的原初物质合成过程和大爆炸余晖的结论,而这些推测则在随后的观测中被一一证实,所以一个不断膨胀的宇宙正呈现在世人眼前!

根据宇宙膨胀的速率,我们可以推算出遥远宇宙膨胀的速度,按2013年欧洲普朗克卫星观测获得的宇宙膨胀速度为67.15千米/秒·百万秒差距计算,宇宙大概在145亿光年外膨胀超过光速,而现代天文学已经证明宇宙是平坦且无限的,所以从理论上来看,这个距离以外的光永远都不可能到达地球!现在不能,未来也不能!

恒星诞生先后关系,有的恒星光芒尚未到达地球

上文我们了解了因为宇宙膨胀的原因,所以宇宙中有某些位置的光永远都不会到达地球的,但更多的是在可观测宇宙内部,也有很多恒星因为诞生先后的关系,也有大量的星光未能到达地球!

地球大约诞生于45亿年前,因此从理论上来看,太阳发出的第一缕光,最远也就传到了45亿光年以外,按可观测宇宙930亿光年直径来看,太阳光只覆盖了可观测宇宙约1/8000的区域都不到,所以对于宇宙来说,光速的效率仍然是极低的!

简单的说如果,只要在45亿光年以外,在宇宙93亿年后诞生的恒星,它们的光芒仍然在路上,我们还得等一会!当然45亿光年实在太远,我们银河系内部也有很多恒星的光也没有到达地球!比如正在诞生中的恒星!

ALMA观测到的20个原行星盘的240 GHz尘埃连续谱

阿卡塔玛亚毫米波射电望远镜观测到的几个原始行星盘,中心就是正在诞生中的恒星,它们在射电波段已经能够暴露无遗,但原恒星正在形成中,外部的气壳阻挡了可见光的传播,因此他们在光学望远镜中还毫无动静!

火鸟中正在诞生的原始恒星

不要以为这些诞生中的恒星都很远哦,在金牛座和猎户座的M42中就有很多这样的正在诞生的恒星,简单的说,我们可能正在见证一个恒星系的诞生!

  • 由于尘埃遮挡,银河系另一边的星光可能无法到达地球

夜晚的银河系隐隐绰绰,但大家可能非常好奇的是越是明亮的中心,斑斑驳驳的阴影就越多,这是因为银盘面上的尘埃遮挡,从太阳系所在的猎户座悬臂到银心有2.6万光年,银盘面上的尘埃挡住了大量来自银心的光线,但真正挡住太阳系对面银河系的主力却不是这些尘埃,而是密密麻麻的核球密布的恒星,所以尽管我们看到核球处一片光亮,但其实大量的恒星被挡在了光亮背后!

它们的光线也可能永远都到不了地球,不过公转速度的差异也许会有那么一些机会,可惜这个时间计算是以亿年计,想必各位是看不到了!

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