超光速運動發生在遠離我們的星系上?

有證據能證明宇宙空間的超光速的膨脹以及由此導致的星系恆星的突然消失嗎?如果假設成立的話,難道不會有在宇宙視界邊緣的恆星和星系正從觀測中消失?

目前,我們很確定我們生活在一個加速膨脹的宇宙中。


超光速運動發生在遠離我們的星系上?


正當你閱讀時,我們宇宙的膨脹速度已經達到了每秒70千米/百萬秒差距。這意味著一個在我們一百萬秒差距外的星系正以70千米/秒的速度遠離,而另一個離我們兩百萬秒差距的星系遠離速度則達到140km/s,以此類推。這就是哈勃定律。


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根據相同的邏輯,我們可以通過數學計算根據一個星系離我們的距離得到它的遠離我們的速度。結果表明,43億秒差距外的星系將以超過光速的速度遠離我們。這個距離定義了哈勃球,一個想象中以我們為中心包圍我們的球體,在球體之外所有物體的遠離速度都將超過光速。注意到,我們的宇宙正加速膨脹,哈勃球的半徑正隨時間逐漸增大。


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我們能看到來自哈勃球外的光嗎?接收來自一個運動速度超過光速的光源的光也許聽起來很古怪,但這確實可能的。想象在哈勃球外的一個星系,向地球發出脈衝信號。這個脈衝嘗試著傳向我們,但它卻被一個比光速還快的空間“拖”離我們。


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看起來我們將永遠不會接收到這個脈衝信號——但等一下!伴隨著宇宙的膨脹,哈勃球也在變大。現在,如果哈勃球半徑的增長速度超過光子的遠離速度,那麼這個脈衝信號最終將由處在超光速遠離我們的空間變為以小於光速遠離我們的空間。看一看這個把這些話用直觀的動畫展現的視頻吧。


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當然,只要這個脈衝信號處在的空間遠離我們的速度小於光速,它最終都會抵達地球。結論是,我們仍然能觀測到那些以超光速遠離我們的星系!換句話說,哈勃球並不是可觀測宇宙的極限。

那麼我們最初是如何知道宇宙以超光速膨脹的呢?因光脈衝的波長隨著空間的膨脹也在伸長,所以


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光線會變得更紅。(也就是說,波長也增加了。)這就是所謂的被天文學家測量到的宇宙學紅移。所以遙遠的星系可以用它們的紅移來標記。星系的紅移越大,它遠離我們的速度就越大。對於任意可行的膨脹宇宙模型,都存在一個相對簡單的從紅移到遠離速度的轉換。我們現在不用感到吃驚,通過好多我們觀測到的星系的紅移,它們都以超光速遠離我們。

最終,我們需要注意到,實際上,一個遠離我們的星系可能會因為宇宙學紅移從我們的觀測中消失。從星系而來的光將變得越來越紅,直到離開了我們探測器械(我們的眼睛或者是無線電天文望遠鏡)的觀測範圍。除此之外,連續脈衝之間的時間將會因為大大增加以至最終因為星系的遠去而消失。


超光速運動發生在遠離我們的星系上?


相關知識


在宇宙學中,哈勃體積或哈勃球是一個圍繞著觀測者並因為宇宙的膨脹而以超光速遠離觀測者的球狀區域。這個哈勃體積大約等於1031 立方光年。哈勃球的正確半徑(被熟知為哈勃半徑或者是哈勃長度)要求c/H。,c是光速,H。是哈勃常數。哈勃球的表面被稱為微觀物理視界,哈勃表面,或者是哈勃極限。

更一般地,“哈勃體積”這個詞能夠被運用到任何有體積順序。然而,這個詞仍然(但是錯誤地)被用作一種可觀測宇宙的同義詞,而後者比哈勃體積更大。

參考資料


1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Cristóbal Armaza

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