楠木軒

宇宙那麼大,居然還有三類光從未到達過地球!

由 嶽洪秀 發佈於 科技

十九世紀初就已經知道光速是有限的,儘管準確的光速要到1850年斐索-傅科儀出現後才準確測得,但並不妨礙奧伯斯根據光速有限,而地球的晚上依然黑暗的現象推測出了宇宙應該是非穩態和無限的,不得不説奧伯斯是一個天才,僅僅根據這極其有限的知識就推測出了宇宙的狀態!

宇宙膨脹導致有的星光尚未到達地球

奧伯斯並不是第一個猜測非穩態無限宇宙的科學家,最早布魯諾宣講哥白尼日心説的同時就提出了宇宙無限的理論,後來牛頓根據萬有引力的讓天體互相吸引的結論推測出宇宙無限,因為一個有限的宇宙會在天體的互相吸引中距離越來越近,最終成為一個天體!

牛頓和奧伯斯的推測非常有道理,但宇宙到底是個什麼形態,這要到二十世紀初才會知道。赫歇爾試圖通過浩渺星空的恆星定位瞭解銀河系的形狀,梅西耶也通過觀測建立了梅西耶星表,但這些再詳盡都是局部的宇宙,不過二十世紀初愛因斯坦的廣義相對論橫空出世給了大家一個新的思路。

在廣相發表後的第二年愛因斯坦就將其用在了宇宙學上,從而開啓了廣相宇宙學,愛因斯坦發現廣相下的宇宙是動態的,這與科學界對於靜態宇宙的認識有些相向而行,因此愛因斯坦在廣相引力場方程上架了個宇宙常數,用希臘字母 Λ表示!

不過在1922年蘇聯物理學家弗裏德曼以宇宙各向同性假設,通過引力場方程推導出了宇宙狀態的方程,通過1929年勒梅特以及羅伯遜和沃爾克的完善,得出了弗裏德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規,我們不用太過在意它的各種條件下宇宙的狀態,只需要知道,宇宙是動態的,並非像愛因斯坦認為的那樣是靜態!

當然這只是推導得出,而哈勃發現遙遠的星系正在遠離則從觀測上證明了宇宙正在不斷膨脹中,所以勒梅特提出了一個宇宙大爆炸論,而伽莫夫和他的同事則分別為其推導出了宇宙大大爆炸的原初物質合成過程和大爆炸餘暉的結論,而這些推測則在隨後的觀測中被一一證實,所以一個不斷膨脹的宇宙正呈現在世人眼前!

根據宇宙膨脹的速率,我們可以推算出遙遠宇宙膨脹的速度,按2013年歐洲普朗克衞星觀測獲得的宇宙膨脹速度為67.15千米/秒·百萬秒差距計算,宇宙大概在145億光年外膨脹超過光速,而現代天文學已經證明宇宙是平坦且無限的,所以從理論上來看,這個距離以外的光永遠都不可能到達地球!現在不能,未來也不能!

恆星誕生先後關係,有的恆星光芒尚未到達地球

上文我們瞭解了因為宇宙膨脹的原因,所以宇宙中有某些位置的光永遠都不會到達地球的,但更多的是在可觀測宇宙內部,也有很多恆星因為誕生先後的關係,也有大量的星光未能到達地球!

地球大約誕生於45億年前,因此從理論上來看,太陽發出的第一縷光,最遠也就傳到了45億光年以外,按可觀測宇宙930億光年直徑來看,太陽光只覆蓋了可觀測宇宙約1/8000的區域都不到,所以對於宇宙來説,光速的效率仍然是極低的!

簡單的説如果,只要在45億光年以外,在宇宙93億年後誕生的恆星,它們的光芒仍然在路上,我們還得等一會!當然45億光年實在太遠,我們銀河系內部也有很多恆星的光也沒有到達地球!比如正在誕生中的恆星!

ALMA觀測到的20個原行星盤的240 GHz塵埃連續譜

阿卡塔瑪亞毫米波射電望遠鏡觀測到的幾個原始行星盤,中心就是正在誕生中的恆星,它們在射電波段已經能夠暴露無遺,但原恆星正在形成中,外部的氣殼阻擋了可見光的傳播,因此他們在光學望遠鏡中還毫無動靜!

火鳥中正在誕生的原始恆星

不要以為這些誕生中的恆星都很遠哦,在金牛座和獵户座的M42中就有很多這樣的正在誕生的恆星,簡單的説,我們可能正在見證一個恆星系的誕生!

由於塵埃遮擋,銀河系另一邊的星光可能無法到達地球

夜晚的銀河系隱隱綽綽,但大家可能非常好奇的是越是明亮的中心,斑斑駁駁的陰影就越多,這是因為銀盤面上的塵埃遮擋,從太陽系所在的獵户座懸臂到銀心有2.6萬光年,銀盤面上的塵埃擋住了大量來自銀心的光線,但真正擋住太陽系對面銀河系的主力卻不是這些塵埃,而是密密麻麻的核球密佈的恆星,所以儘管我們看到核球處一片光亮,但其實大量的恆星被擋在了光亮背後!