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既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

时间:2023-08-07 16:09 来源:网络 作者: 菜叶

【帆叶网探索分享】

  夜晚,人们仰望宇宙,众星明亮闪烁,好像伸手可及,可实际上它们距离我们都很遥远。

既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

  最近的恒星(比邻星)距离我们也有4.3光年(1光年就是光走一年的距离,大约为9.46万亿公里),距离我们上万光年的恒星比比皆是。我们肉眼最远可以看到6000光年的星星,用天文望远镜可以看到几百万光年以外的天体。

既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

  按照光年的定义,几百万光年,以光的速度也得走几百万年,因此有人产生疑问:既然光速是宇宙中最快速度,没有超光速的问题,那为什么人们用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?
  问题的答案
  简单粗暴地说,首先这是因为我们看到的是几百万年前发出的光(这个光走了几百万年,如今才被我们看到),并不是距我们几百万光年外的东西现在发出的光(我们有很多办法证明这个光是来自于几百万光年外,比如光谱红移和哈勃定律。并且我们深信光速是宇宙中的最快速度,如果不考虑宇宙膨胀的因素,我们能确定这是几百万年前发出的光,而不是现在发出的),几百万光年外的东西现在可能已经不在几百万光年外了,而是离我们更远了。
  其次,是几百万光年外的东西发出的光射向天文望远镜,射向我们眼睛,而非天文望远镜或我们的眼睛以光速发出什么东西到了几百万光年外“看到”了它,然后再传回信号给大脑。因此我们能否看到东西与光速是不是宇宙中最高速无关,因为我们的眼晴压根不需要运动,也没有运动。没有运动,哪来的速度问题?

既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

  有人要问了,光可以走几百万年时间和几百万光年那么远吗?
  光在宇宙中确实可以走很长的时间,走很远的路。别说是几百万年,几亿、几十亿年也没问题,相应地,光可以传播至几亿、几十亿光年那么远。宇宙年龄有138.2亿岁,理论上我们可以接收到138.2亿年前的光,从宇宙诞生之日起发出的光已经走了138.2亿年了。但这些光走过的距离并不是138.2亿光年,这是因为宇宙空间在膨胀,因此光走过的距离里还要加上膨胀的空间距离。
  我们常说的可观测宇宙(这是一个以我们地球观测者为中心,半径为465亿光年的一个球体空间)的大小就是通过宇宙年龄和膨胀率推算出来的,是目前膨胀后的总大小,即物体发出的光有足够的时间到达观测者。也就是说,我们可以接收到当前处于距我们465亿光年距离远的星系发出的光。我们就是通过这些光认识了宇宙,开阔了我们的眼界。由于这些光来自于遥远的过去,我们看到的是它们过去的样子,看到的是宇宙的历史。

既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

  当然随着时间的增长,更遥远的星系将被我们看到,可观测宇宙的范围肯定会进一步扩大,光走的距离将进一步增加。

既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

  不过有的星系,我们将永远不会看到。因为哈勃定律告诉我们,相距越遥远的星系,互相远离的速度越大。据最新哈勃常数(73.52千米/秒/百万秒差距)计算,大约距我们133亿光年以外的星系的退行速度就超过光速了,即空间膨胀超过光速了,这意味着,这些星系发出的光永远不会被我们看到。
  我们之所以确定这是遥远星系发出的光,是因为它的红移值,根据多普勒效应,红移量越大,星系相对我们运动速度越大,再根据哈勃定律可知,星系运动速度越大,相距我们的距离越遥远。

既然光速最大,为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西?

  当然,目前距我们最远的星系是GN-Z11,它的光行距离为134亿光年,加上空间膨胀,目前离我们有320亿光年。

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