有没有星星的光至今都没到达地球?有何依据?

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“有没有星星的光至今都没到达地球?”,有的。由于宇宙的膨胀效应, 我们现在所能观测到的宇宙存在一个上限范围,也就是我们常说的可观测宇宙。但是随着时间的流逝更远处的天体信号,在消耗更多的时间后依然有可能传播到地球,同样,这个“更远处”也有一个范围,它就是“未来可见极限”。

可观测宇宙

现代科学认为,我们的宇宙诞生于138亿年前的奇点大爆炸,这场大爆炸不仅使整个宇宙在空间上逐渐膨胀,也使“镶嵌”在空间中的天体处于互相远离的状态。科学家基于大量的天文观测,计算出目前宇宙中天体之间的退行速度变化率约为73km/(s·Mpc),这就是我们常常听说的哈勃常数,其实严格来说称其为哈勃参数更合理,因为宇宙诞生至今,这个值并非是一直不变的,比如宇宙诞生早期出现过急速的暴涨阶段,此时的哈勃参数值是远远大于今天的。哈勃参数表示,在宇宙中天体与地球的距离每增加约三百万光年,其远离地球的速度就会增加约73千米每秒,这也是导致我们仅能观测到宇宙的一部分的原因。

我们不管是用肉眼遥望星空还是通过现代望远镜进行天体观测,本质上都是一个接收电磁波的过程,现代科学证明电磁波的速度等于光速,由于空间膨胀的影响,遥远天体发出的信号在传向我们的同时,其天体本身也在远离我们,理论上我们当下时刻接收到的最为遥远的信号其实是来自于465亿光年外的天体,因此这也是理论上我们现在可以观测到的宇宙极限范围,也被称为可观测宇宙。

未来可见极限

通过上文可知,由于宇宙膨胀速度和光速的影响,理论上当下时刻我们所能观测的宇宙是以地球为中心,半径为465亿光年的球形空间,但这并非我们所能看到的宇宙的最终形态。随着时间的流逝,我们的可观测宇宙范围也在逐渐变大,这是因为更远处的天体信号在耗费了更长的时间后也会抵达地球,但这个范围并不会无止境的增加,因为我们观测宇宙所依赖的电磁波是以光速为上限的,而宇宙中空间的膨胀速度并不受光速的限制,这就造成距离我们极为遥远的天体,其发出的电磁波信号虽然以光速传播,但是由于该天体与我们之间的退离速度大于光速,它所发出的信号不管消耗多长的时间也不会被我们接收到,所以我们也就永远看不到它的存在,这也是遥远的未来我们所能看到的最大的宇宙范围,也被称为未来可见极限,科学家通过计算得出这个范围边界在今天距离我们约620亿光年。

由于未来可见极限的确立,理论上从现在可观测宇宙边界到未来可见极限边界范围内的天体就是我们以后可以逐渐观测到的“星星”,但是这个范围内的天体并不会全部被我们所看到,这源自于空间膨胀所带来的红移效应,遥远天体发出的电磁波在传向地球的同时,由于空间的膨胀,电磁波被逐渐“拉长”,由此导致电磁波波长变长其光普向红端移动,直至在我们的望远镜中消失。

总结

由于宇宙膨胀的影响,所有的天体都在互相退离,但是一些遥远的天体信号在耗费更长的时间后依然会抵达地球,因此我们所能观测到的宇宙范围也在逐渐的变大,同样由于宇宙膨胀的影响,天体间的退离速度是可以超过光速的,这就造成一定范围外的天体,其信号传向地球的速度小于该天体与地球间空间膨胀的速度,由此造成了我们未来所能观测到的宇宙存在极限范围,科学家估计这个范围在今天距离我们约620亿光年,联系本题,也就是说在可观测宇宙范围边界与未来可见极限边界内的星光,还在赶来地球的路上。

感谢浏览,我是漫步的小豆子,谢谢。


漫步的小豆子



老兵4200


有没有星星的光至今都没到达地球?这个问题的答案是肯定的,而且可以肯定地说,能够到达地球的星星发出的光,是整个宇宙中少之又少的存在,为什么这么说呢?主要有两个方面的主要原因:

其一是由于光线在传输过程中的衰减。虽然宇宙深空的物质密度极低,但并不代表是绝对的真空,里面仍然充斥着稀薄的气体分子和微小的星际尘埃。那么,光线在从遥远的恒星发出以后,在传输的过程中,肯定会受到这些气体分子以及星际尘埃的折射、反射以及吸收,光线的能量也在这种过程中逐渐地被消耗。因此,那么距离非常遥远、亮度不大的恒星所发出的光线,很多都由于这种光线能量的消耗,最后在一定距离以外就会消失不见,当然也到达不了地球。

第二个原因就是由于宇宙的膨胀。我们的宇宙来自于138亿年奇点的大爆炸,在瞬间将巨量的物质和能量抛洒出去,形成了宇宙膨胀的原动力。根据目前的科学研究,宇宙中还存在着暗物质和暗能量,其中暗能量的存在,推动宇宙膨胀效应在持续地进行,宇宙膨胀的现象已经通过哈勃望远镜观测到的可见光谱红移现象得到证实,而且计算得出可观测宇宙的半径为465亿光年,在这个范围之外,由于宇宙膨胀的速度已经大于光的速度,所以在此之外的星星所发出的光线,已经不可能再到达地球了。可观测宇宙仅仅是整个宇宙组成的很小一部分,因此,我们所能看到的星星,也只能是限于可观测宇宙之内的星星。

至于可观测宇宙之外到底是什么样子,之外到底有多大,以我们现有的科技水平肯定无法探测得知,我们的目力所及之处,已经被限制在可观测宇宙这个范围之内,虽然看上去这个范围也非常之大,大到无法想像,但和整个宇宙相比,也是微不足道的。


优美生态环境保卫者


宇宙这么大让我们说什么好呢。仅仅一个银河系就有上万亿颗行星和星球。

银河系都有好多的星光到今天为止也没有照到地球上来。原因很简单有些星球根本就没有光,还有他一些星球光度比较弱传递不到地球来。地球呢又不是这个银河系的中心,有些光呢一定和地球会错过。宇宙太大了,浩瀚无穷。

你想要一个什么样的依据呢?

就如长江的水浩浩荡荡。

地球就是长江当中的一粒沙。你会不会问每一滴水是不是都要经过这一粒沙?答案是确定的,绝对不可能。还有限度的水会从这粒沙的身边走过。

你是不是还想知道是哪一滴水没有经过这粒沙呢你现在需要一个庞大的计算机来计算一下这个事情。首先有一个前提是你要给所有的每一滴水都要有一个命名。不到这样的命名工作你需要做多久才能做完。

无穷尽矣。


东北向前


宇宙到底是什么样的?

一直以来,人类一直都在思考:

宇宙到底是什么样子的?

这个是一个非常典型的终极拷问。人类也从来没有放弃追问过它,而且每个时期都有各自不同的答案。最终的主流理论是地心说,这个理论认为地球是宇宙的中心,宇宙所有的天体都绕着地球转,最外层有一个天球,其他的恒星都如同镶嵌在这个天球上面一样。

当然,我们也知道,日心说终究打败了地心说。但你有没有考虑过这个问题,日心说之后,人类不再讨论“中心”在哪里了?这到底是为什么呢?

其实问题出在了牛顿的万有引力定律上,“日心说”说白了是哥白尼、伽利略、开普勒共同奠定下来的。而牛顿则是站在了前人的肩膀上得出了万有引力定律。而万有引力定律说的是物质之间都有彼此吸引的力,这个吸引力与质量成正比,与物质之间距离的平方成反比。

那我们来开个脑洞,假设宇宙中存在万有引力,物质之间就会彼此吸引,那接下来会发生什么?

其实你应该也能够想得到,那物质就会汇聚到一起,最后成为一体。可我们会发现,实际观测中并没有发现天体在相互靠近,这其实和理论就不符合了。于是,牛顿由此推断,宇宙应该是无限大的,并且处处引力处于平衡状态,这样宇宙就不会汇聚到一起了。

想法很好,但是事实可能并没有那么简单。宇宙学后来具有突破性的里程碑来自于20世纪的几个重大发现。首先是爱因斯坦提出了著名的广义相对论场方程;紧接着,哈勃观测银河系外的星系大多都在离我们远去。两者一结合,我们就会知道,宇宙其实是在膨胀的。

但这还没有完,你发现没有,即使是膨胀,也应该有个速率。按照引力理论,如果开始有个速度,只有引力存在,那接下来宇宙应该是处于减速膨胀的过程。

可是呢,万万没有想到的是,1998年,两个科学观测小组各自独立发现了宇宙正在加速膨胀(这个加速膨胀是从45亿年前开始的,之前都是在减速膨胀),也就是说,一定存在着某种力,在促使宇宙加速膨胀,我们把这个提供这个力的物质叫做暗能量

也就是说,我们知道了宇宙在加速膨胀,但是宇宙到底有多大呢?

科学家通过理论模型,加上普朗克卫星的观测结果,就发现宇宙在大尺度上是不弯曲的,也就是平坦的。(也就是下图第二种情况。)

这就意味着,宇宙大概率是无限大的,并且还在加速膨胀

可观测宇宙

我们要知道的是,光传播不是瞬间的,而是有一个速度极限,也就是光在真空中传播,速度为3*10^8/s。根据目前的宇宙学模型,我们知道宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。

大爆炸之后,宇宙剧烈的膨胀,这个膨胀是整体性的膨胀,而不是边缘在向外扩。

于是,远方的光到达地球其实需要时间,除此之外还要把膨胀的效应考虑进去。因此,地球能够接收到的光是有范围的,而不是整个宇宙中所有的光。

宇宙大爆炸之后38万年,宇宙温度降低到3000度,光子才开始摆脱束缚在宇宙穿行。也就是说,从这个时候光子开始跑,跑138亿年跑到地球,这时候光子从起点开始算起,到底地球的距离就人类目前所能看到的最远距离,这距离是461亿光年。当然,如果我们可以利用引力波,就可以补上缺失的38万年,加上膨胀效应就是4亿光年,所以我们能到的最远距离是465亿光年,这也就是可观测宇宙的半径。可观测宇宙只是宇宙的一小部分。

也就是说,只要目前的理论没有错,我们通过引力波和电磁波所能观测到的最大范围也就是465亿光年为半径的球形空间。而在这个空间之外的光,我们永远都不能够看到,而且宇宙中许多地方的天体都在超光速离我们远去(这是空间在膨胀导致的,而不是天体自己在动,因此不违反相对论),这就意味着这些天体我们永远也看不到。(这里补充一点,我们不能排除未来是不是会有新的发现能够帮助我们打破这个限制。)


钟铭聊科学


时间在茫茫宇宙或许是个假象,对人类世界来说却是真的


道本明


这里的星星指的是一般是恒星,即自身会发光,光的速度是约每秒30万公里,而一光年的距离是光速传播一年的距离,所以从理论上说,只要这个距离的光年数大于地球的年龄,也就是说光还传播不到地球上!目前的地球年龄约45.5亿岁,假如宇宙中某个天体的光在45.5亿年前开始传播,那么这道光才刚刚到达地球!那些在45.5亿光年外才传播出光的天体的光,目前是观察不到的!

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上面的人类目前观察到的最远星系,距离达134亿光年,也是红值最大的星系达11.1,拍摄到该星系的设备就是哈勃望远镜!


饭后科普


当然有,这是基于大爆炸宇宙标准模型预测的,依据就是哈勃定律。

何谓哈勃定律?这得从著名天文学家、美国芝加哥大学天文学博士爱德温·哈勃发现了宇宙膨胀规律说起。

上世纪初,科学家斯里弗发现了旋涡星系谱线红移现象,哈勃在这个基础上,对遥远星系的距离与红移进行了大量的测量工作,发现远方星系谱线红移是一个普遍现象,而且红移量与距离成比例关系,越远红移越大。

何谓红移?

红移就是指在物理学和天文学领域,光源相对观测者向远方移动时,波长会变长,频率降低,电磁波谱就会向红端移动。因此红移可以说明光源远离我们而去。

于是哈勃得出一个结论:星系都在远离我们而去,距离越远,离开的速度越大。

于是,哈勃进一步研究监测了20多个星系的退行速度,发现了星系退行速率与距离的线性关系。

哈勃得出一个星系距离与离开速度的关系式,表述为:Vf = Hc x D

其中,Vf为原离的速率,单位为km/s;Hc为哈勃常数,单位为km/(s·Mpc);D为相对地球的距离,单位为Mpc。

这里面的Mpc为百万秒差距,是一个距离单位。1个秒差距约3.26光年,百万秒差距为326万光年。

这种距离与退行速度的线性关系后来被科学界定为哈勃定律,现在常常见诸媒体所谓哈勃常数,就是哈勃定律的重要参数。

有了哈勃常数,就知道了星系退行的速度,从而计算出整个宇宙整体叠加的膨胀速度。

哈勃常数就是通过各种方法,测算出距离我们百万秒差距,也就是326万光年远那个地方星系离开我们的速度。

虽然从上世纪中叶以前,科学界对哈勃常数就有许多测算,但真正较为精确地测量还是本世纪开始的。

十几年来,各国通过各种方法得出的哈勃常数并不完全一致,以至于对宇宙年龄还没有一个准确定论。

现在得到的几个影响力较大的哈勃常数如下:

2006年,马歇尔太空飞行中心一个研究小组,利用NASA的钱德拉X射线天文台观测发现,哈勃常数为77(km/s)/Mpc,正负误差为15%;

2009年,NASA根据对遥远星系la超新星观测后,将哈勃常数修正为74.2±3.6(km/s)/Mpc,这样不确定性因素缩小到5%以内;

2013年,欧洲航天局利用普朗克卫星,测得哈勃常数为67.80±0.77(km/s)/Mpc,正负误差缩小到1%多点;

2019年,德国一个科学团队利用引力透镜效应,计算出哈勃常数为82.4(km/s)/Mpc,这是最新的测算。这次的哈勃常数比以往的出入较大,如果根据这个哈勃常数计算,宇宙年龄要比先前科学界认定的137亿岁~138.2亿岁,还要年轻20几亿年。

但不管哪一组数据,我们根据哈勃定律计算,宇宙整体叠加膨胀速度都超过了光速的3倍多。

科学界认为,可观测宇宙半径为465亿光年,也就是14263.8Mpc。

现在我们按照最小的哈勃常数来计算。

哈勃定律表达式为:Vf = Hc x D

67.80±0.77(km/s)/Mpcx14263.8Mpc=967085.9km/s

就是说,在我们可观测宇宙的边缘地带,星系离开我们的速度已经达到了96.7万千米每秒,是光速的3倍多。

那么,这样一组数据怎么能够证明宇宙年龄和有的星光至今没有来到地球呢?

实际上,时空通讯前面的叙述和论证都是为了说明两件事,一件就是宇宙的确在膨胀,二是膨胀的整体叠加速度很快。

这样就得出了三个结论:

一个是回溯过去,我们宇宙的所有星系原来都是挤在一起的,根据相对论引力场论,巨大质量坍缩进自己的史瓦西半径,只能成为一个奇点,因此宇宙大爆炸是从奇点开始的。

二是按照宇宙膨胀速度追溯过去,根据大爆炸宇宙论模型,就可以测算出宇宙大致年龄。

三是由于宇宙膨胀速度过快,距离我们遥远的星系以超过光速几倍的速度离开我们,因此那里的星光不但是现在,很可能永远都无法传递到我们的视网膜。

根据大爆炸宇宙论,宇宙有两个视界,我们所有的观测只能在这两个视界之间进行,超出这两个视界,是我们无法看到的宇宙部分。

一个是过去视界。这是在宇宙大爆炸开始后的38万年前,这段时间宇宙高温高压至密,原子也没有形成,是一锅又浓又热又黑的粒子汤,光子也无法脱耦,所以依靠光来观测的人类,对那段宇宙什么也看不到;

还有一个就是未来视界。就是刚才说的由于宇宙膨胀速度超过光速,宇宙边际的星光永远也传递不到我们的眼帘。

这就是宇宙中不但还有,而且永远有星光无法到达我们这里的证据。

就是这样,欢迎讨论,谢谢阅读。

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时空通讯


如果你了解了“可观测宇宙”的概念,就会知道问题答案了!

何为可观测宇宙?就是人类能接受到信息的宇宙,这种信息通常是光线,光线能达到地球的宇宙,又叫“哈勃体积”,通常是以观测者为中心定义的宇宙大小,这个大小大约为直径920亿光年!

哈勃在一百年前通过天文望远镜观察遥远星系时,发现它们在加速远离地球,遥远的光线会发生红移现象。何为红移?光线在远离我们时(被拉伸)就会红移,反之会发生蓝移。哈勃发现了光线红移现象,进而得出了宇宙在膨胀的结果。

而且宇宙在超光速膨胀,这也是为何宇宙历史自有138亿年,而可观测宇宙直径达到了920亿光年。而由于宇宙在超光速膨胀,意味着可观测宇宙外面(基本上还会是宇宙)的星星发出的光永远都达到不了地球,那里发生的一切都与我们无关,因为任何具有能量和信息的东西都无法超越光速!

而也是因为宇宙一直在超光速膨胀,在遥远的未来,人们能观察到的星系越来越少,最终人们只能观察到我们所在的银河系,届时银河系就是我们眼里的可观测宇宙!


宇宙探索


经过百多亿来n代恒星光的辐射,玉宇澄清,宇宙透明了。至今,至少在可观测宇宙范围内,光都已照彻了地球。

宇宙光的通透经过了漫长的历程。大爆炸为宇宙的形成创造了条件,但还不能改变宇宙的黑暗。第一代的若干颗恒星,是纯气体的超大恒星,它们为宇宙带来了第一批光线。不过来去匆匆它们很快又消失了。

宇宙的天空仍为浓厚的氢原子雾所覆盖。只是在过了近十亿年后,宇宙才开始产生出大量的恒星。每一颗恒星的光辐射都在清除这些浓雾,每一代恒星也是如此,直到现在。

2020-2-4


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