可观测宇宙的大小为什么是930亿光年

Question

如题所述

Answer 1

可观测宇宙的直径被估计为930亿光年，这个数值是基于我们对宇宙膨胀速度的理解以及所能观测到的最远天体的数据得出的。我们位于宇宙的中心，因此，这个直径折合成半径就是466亿光年。可观测宇宙的最边缘，如果技术允许，能够观测到的是大约137.98亿年前宇宙大爆炸时的景象。
目前，我们所能观测到的最远天体距离我们大约315亿光年，这相当于看到了该天体在大爆炸后的133亿年时的状态。通过电磁波，我们能够观测到距离我们大约457亿光年远的物质在大爆炸后的38万年（当时光子首次能够自由传播）发出的宇宙微波背景辐射。这些物质当时距离我们大约4200万光年，但由于宇宙的膨胀，这些辐射在传播过程中其相对距离不断增加，最终到达我们这里时已经膨胀到了137亿光年。
同理，如果技术允许，我们可能通过中微子观测到大爆炸后几秒钟的宇宙状态，而通过引力波，我们能够观测到距离我们大约466亿光年远的物质在大爆炸开始时发出的信息。这是理论上的极限，与当前的技术水平无关。
可观测宇宙的边缘之外，存在着那些在大爆炸后以光速发出电磁波、中微子或引力波的物质，但由于宇宙膨胀的速度，这些信号永远无法追上空间的膨胀速度，或者即使能够追上，也需要的时间超过了信号发出后到现在的时间间隔（小于137.98亿年）。如果考虑那些未来可能追上的信号，可观测宇宙的半径可能会扩大到620亿光年。然而，如果信号是最近才发出的，那么现在距离我们超过160亿光年的信号在未来可能无法被接收。
至于宇宙的真实大小，是否是无限的，是否有边界，以及其外部是否存在其他宇宙、高维宇宙或平行宇宙，这些问题目前尚无答案。有理论认为，可观测宇宙可能只是整个宇宙的一小部分，大约占真实宇宙的1/10。当然，宇宙可能大于、小于或等于可观测宇宙，甚至可能小于已观测宇宙，但这些目前都难以证实或证伪，因为天体的光可能从相反方向绕宇宙一周后再发射回来，使得我们误以为是更远的天体。由于正向和反向发出的光所处的时期不同，这使得区分它们变得非常困难。