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宇宙中的超光星系,真的存在嗎?哈勃常數的資料是怎麼記下來的

長話短說——而且很可能會出乎你的意料——問題的答案是肯定的。

哈勃常數被用於描述宇宙當前的膨脹速度,而現在我們測得哈勃常數的值為70km/s每百萬秒差距(秒差距是距離單位,1秒差距=3。26光年)。這個數值的含義是這樣的:平均而言,兩個星系的距離每增加一百萬秒差距,它們的分離速度就增加70km/s。因此,若想讓兩個星系以光速相互遠離,只需要令它們之間的距離達到4300百萬秒差距就可以了,而這個距離比可觀測宇宙的半徑要小。也就是說,我們的宇宙中不僅存在以超光速相互分離的星系,而且我們還能夠看見它們!

如此一來就引出了兩個新的問題:

1。 既然一個星系正以超光速遠離我們,那麼怎麼樣我們可以繼續觀測到它?

2。 兩個物體以超光速相互遠離難道不違背相對論原則嗎?

第一個問題的答案是這樣的:遠方星系此時此刻發出的光線已經再也不可能進入我們的視野了,因此我們永遠也不會知道那個星系現在是什麼樣子。這是因為此時此刻遙遠的星系相對我們的移動速度已經超過了光速,那裡的光線無法追上我們。我們觀測到的其實是它在數十億年前發射出的光線,那時宇宙還沒有現在這麼大(別忘了宇宙無時無刻不在膨脹),那個星系遠離銀河系的速度也沒有現在這麼快。換句話說,我們現在觀測到的是那個星系在數十億年前的模樣。

第二個問題是一個困擾了許多人的有趣矛盾。相對論理論的確規定了光速是宇宙中的速度上限,但這裡所說的運動是傳統意義上的運動——你不可能發射一艘以超光速飛行的飛船。我們現在討論的這兩個星系並沒有在宇宙中航行,它們的相對運動來源於空間的膨脹。從某種意義上而言,這兩個星系都是靜止不動的,是它們周圍的空間在擴張延伸。這就是為什麼這裡所說的超光速運動不違背相對論原則:它們的分離不是傳統意義上的相對運動。

這又是一個取決於你如何定義距離的問題。不過,如果我們定義在“t時刻”物體與我們之間的距離如下:由一組隨著宇宙的膨脹而運動的觀察者在宇宙的年齡為t時觀測到的我們在t時刻的座標與物體在t時刻的座標之間的距離,那麼這時分離速度(距離對t的導數)的確是有可能大於光速的。但這與狹義相對論並不矛盾,因為此時定義的“距離”與狹義相對論裡定義的空間距離並不相同,宇宙的年齡也與狹義相對論裡定義的時間並不相同。

想象一個空無一物的宇宙,在這裡,宇宙座標系下定義的速度(宇宙距離對單位宇宙時間的導數)可以寫為,其中z為紅移量。因此,當z趨向於無窮時,這一速度顯然也將趨向於無窮;只要z>1。718,宇宙速度就將大於光速c。對於處於臨界密度的宇宙,速度的表示式將變為,此時這一速度將在z>3時大於光速c。

對於基於CMB資料與利用超新星測得的宇宙膨脹加速度建立的宇宙模型,一個平坦的的宇宙中,當z>1/047時分離速度將大於光速。

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 Mike Jones- astro。ucla

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