哈勃望远镜的观测结果显示,随着宇宙的加速膨胀,星系在145亿光年外正式超光速,而可观测宇宙的半径是465亿光年,那里的星系退行速度,已经达到了光速的几十倍,也就是说它们发出的光永远也到不了地球,我们正在被全宇宙孤立。



但究其原因,这并不是星系本身的速度,而是宇宙时空膨胀带着它们超光速,想象一下在烤箱中膨胀的面团,面团代表着空间,而星系就像嵌入其中的葡萄干,随着面团膨胀,每个葡萄干都会彼此远离,这并不是因为葡萄干自身在移动,而是因为它们所处的面团在膨胀和伸展。



两个星系相距越远,它们彼此远离的速度就越快,科学家将这种现象称为哈勃定律,这是一个强有力的线索,表明宇宙本身在不断膨胀,所以星系并不是以超过光速的速度在空间中飞奔,而是它们之间的空间在膨胀,爱因斯坦的速度极限只适用于在空间中的移动,而不适用于空间本身的膨胀。



在我们所在的星系团中,空间的膨胀非常微小,引力很容易克服这种膨胀,使星系保持相互束缚,所以仙女座和银河系会在未来相撞,但在可观测宇宙边缘,空间膨胀得如此之快,以至于星系看起来正以超过光速的速度远离我们。



但如果这些星系正以超过光速的速度远离我们,我们为什么还能看到它们?它们发出的光难道不应该永远在路上吗?

答案很简单,我们看到的只是它们很久以前的样子,当一个光子从遥远的星系出发时,它确实以光速在其局部空间中向我们移动,但这就像一个游泳者试图游向岸边,而水流却把他们往回推。



在光传播的过程中,空间在膨胀,我们从这些极其遥远的星系看到的光,是数十亿年前发出的,那时这些星系离我们近得多,它们远离的速度还没有超过光速,所以光能够开始向我们传播,随着宇宙的持续膨胀,这些星系加速远离我们,最终超过了光速,但它们发出的光已经在传播途中,尽管空间在膨胀,光仍在稳步前进。



由此就产生了可观测宇宙和全宇宙的区别,直径930亿光年的可观测宇宙,只是全宇宙的一小部分,但剩下的范围里的星系,跟我们就没关系了,它们今天发出的光无论我们等待多久,都永远无法到达我们这里,因为我们之间空间的膨胀速度太快了。



来认识一下 GNZ11,这是一个极其遥远的星系,我们看到的是它在大爆炸后仅 4 亿年时的样子,那时宇宙的年龄只有现在的 3% ,GNZ11 的红移为 11.1,这意味着来自这个星系的光的波长由于宇宙膨胀被拉伸了 12.1 倍。



从这个星系发出的处于紫外线光谱的光,到达我们这里时已经变成了红外线,波长被拉伸到了原来的 10 倍以上。根据我们目前的宇宙学模型,GNZ11 现在距离我们大约 320 亿光年,并且它目前正以大约 3.3 倍光速的速度远离我们。



在可以预见的未来,越来越多的星系都会远离到光锥之外,最终除了银河系之外,我们将看不到任何一个星系,甚至银河系本身也会被宇宙膨胀的力量撕碎。

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