有沒有星星的光至今都沒到達地球?有何依據?

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有沒有星星的光至今都沒到達地球?這個問題的答案是肯定的,而且可以肯定地說,能夠到達地球的星星發出的光,是整個宇宙中少之又少的存在,為什麼這麼說呢?主要有兩個方面的主要原因:

其一是由於光線在傳輸過程中的衰減。雖然宇宙深空的物質密度極低,但並不代表是絕對的真空,裡面仍然充斥著稀薄的氣體分子和微小的星際塵埃。那麼,光線在從遙遠的恆星發出以後,在傳輸的過程中,肯定會受到這些氣體分子以及星際塵埃的折射、反射以及吸收,光線的能量也在這種過程中逐漸地被消耗。因此,那麼距離非常遙遠、亮度不大的恆星所發出的光線,很多都由於這種光線能量的消耗,最後在一定距離以外就會消失不見,當然也到達不了地球。

第二個原因就是由於宇宙的膨脹。我們的宇宙來自於138億年奇點的大爆炸,在瞬間將巨量的物質和能量拋灑出去,形成了宇宙膨脹的原動力。根據目前的科學研究,宇宙中還存在著暗物質和暗能量,其中暗能量的存在,推動宇宙膨脹效應在持續地進行,宇宙膨脹的現象已經通過哈勃望遠鏡觀測到的可見光譜紅移現象得到證實,而且計算得出可觀測宇宙的半徑為465億光年,在這個範圍之外,由於宇宙膨脹的速度已經大於光的速度,所以在此之外的星星所發出的光線,已經不可能再到達地球了。可觀測宇宙僅僅是整個宇宙組成的很小一部分,因此,我們所能看到的星星,也只能是限於可觀測宇宙之內的星星。

至於可觀測宇宙之外到底是什麼樣子,之外到底有多大,以我們現有的科技水平肯定無法探測得知,我們的目力所及之處,已經被限制在可觀測宇宙這個範圍之內,雖然看上去這個範圍也非常之大,大到無法想像,但和整個宇宙相比,也是微不足道的。


優美生態環境保衛者



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這裡的星星指的是一般是恆星,即自身會發光,光的速度是約每秒30萬公里,而一光年的距離是光速傳播一年的距離,所以從理論上說,只要這個距離的光年數大於地球的年齡,也就是說光還傳播不到地球上!目前的地球年齡約45.5億歲,假如宇宙中某個天體的光在45.5億年前開始傳播,那麼這道光才剛剛到達地球!那些在45.5億光年外才傳播出光的天體的光,目前是觀察不到的!

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上面的人類目前觀察到的最遠星系,距離達134億光年,也是紅值最大的星系達11.1,拍攝到該星系的設備就是哈勃望遠鏡!


飯後科普


“有沒有星星的光至今都沒到達地球?”,有的。由於宇宙的膨脹效應, 我們現在所能觀測到的宇宙存在一個上限範圍,也就是我們常說的可觀測宇宙。但是隨著時間的流逝更遠處的天體信號,在消耗更多的時間後依然有可能傳播到地球,同樣,這個“更遠處”也有一個範圍,它就是“未來可見極限”。

可觀測宇宙

現代科學認為,我們的宇宙誕生於138億年前的奇點大爆炸,這場大爆炸不僅使整個宇宙在空間上逐漸膨脹,也使“鑲嵌”在空間中的天體處於互相遠離的狀態。科學家基於大量的天文觀測,計算出目前宇宙中天體之間的退行速度變化率約為73km/(s·Mpc),這就是我們常常聽說的哈勃常數,其實嚴格來說稱其為哈勃參數更合理,因為宇宙誕生至今,這個值並非是一直不變的,比如宇宙誕生早期出現過急速的暴漲階段,此時的哈勃參數值是遠遠大於今天的。哈勃參數表示,在宇宙中天體與地球的距離每增加約三百萬光年,其遠離地球的速度就會增加約73千米每秒,這也是導致我們僅能觀測到宇宙的一部分的原因。

我們不管是用肉眼遙望星空還是通過現代望遠鏡進行天體觀測,本質上都是一個接收電磁波的過程,現代科學證明電磁波的速度等於光速,由於空間膨脹的影響,遙遠天體發出的信號在傳向我們的同時,其天體本身也在遠離我們,理論上我們當下時刻接收到的最為遙遠的信號其實是來自於465億光年外的天體,因此這也是理論上我們現在可以觀測到的宇宙極限範圍,也被稱為可觀測宇宙。

未來可見極限

通過上文可知,由於宇宙膨脹速度和光速的影響,理論上當下時刻我們所能觀測的宇宙是以地球為中心,半徑為465億光年的球形空間,但這並非我們所能看到的宇宙的最終形態。隨著時間的流逝,我們的可觀測宇宙範圍也在逐漸變大,這是因為更遠處的天體信號在耗費了更長的時間後也會抵達地球,但這個範圍並不會無止境的增加,因為我們觀測宇宙所依賴的電磁波是以光速為上限的,而宇宙中空間的膨脹速度並不受光速的限制,這就造成距離我們極為遙遠的天體,其發出的電磁波信號雖然以光速傳播,但是由於該天體與我們之間的退離速度大於光速,它所發出的信號不管消耗多長的時間也不會被我們接收到,所以我們也就永遠看不到它的存在,這也是遙遠的未來我們所能看到的最大的宇宙範圍,也被稱為未來可見極限,科學家通過計算得出這個範圍邊界在今天距離我們約620億光年。

由於未來可見極限的確立,理論上從現在可觀測宇宙邊界到未來可見極限邊界範圍內的天體就是我們以後可以逐漸觀測到的“星星”,但是這個範圍內的天體並不會全部被我們所看到,這源自於空間膨脹所帶來的紅移效應,遙遠天體發出的電磁波在傳向地球的同時,由於空間的膨脹,電磁波被逐漸“拉長”,由此導致電磁波波長變長其光普向紅端移動,直至在我們的望遠鏡中消失。

總結

由於宇宙膨脹的影響,所有的天體都在互相退離,但是一些遙遠的天體信號在耗費更長的時間後依然會抵達地球,因此我們所能觀測到的宇宙範圍也在逐漸的變大,同樣由於宇宙膨脹的影響,天體間的退離速度是可以超過光速的,這就造成一定範圍外的天體,其信號傳向地球的速度小於該天體與地球間空間膨脹的速度,由此造成了我們未來所能觀測到的宇宙存在極限範圍,科學家估計這個範圍在今天距離我們約620億光年,聯繫本題,也就是說在可觀測宇宙範圍邊界與未來可見極限邊界內的星光,還在趕來地球的路上。

感謝瀏覽,我是漫步的小豆子,謝謝。


漫步的小豆子


宇宙到底是什麼樣的?

一直以來,人類一直都在思考:宇宙到底是什麼樣子的?

這個是一個非常典型的終極拷問。人類也從來沒有放棄追問過它,而且每個時期都有各自不同的答案。最終的主流理論是地心說,這個理論認為地球是宇宙的中心,宇宙所有的天體都繞著地球轉,最外層有一個天球,其他的恆星都如同鑲嵌在這個天球上面一樣。

當然,我們也知道,日心說終究打敗了地心說。但你有沒有考慮過這個問題,日心說之後,人類不再討論“中心”在哪裡了?這到底是為什麼呢?

其實問題出在了牛頓的萬有引力定律上,“日心說”說白了是哥白尼、伽利略、開普勒共同奠定下來的。而牛頓則是站在了前人的肩膀上得出了萬有引力定律。而萬有引力定律說的是物質之間都有彼此吸引的力,這個吸引力與質量成正比,與物質之間距離的平方成反比。

那我們來開個腦洞,假設宇宙中存在萬有引力,物質之間就會彼此吸引,那接下來會發生什麼?

其實你應該也能夠想得到,那物質就會匯聚到一起,最後成為一體。可我們會發現,實際觀測中並沒有發現天體在相互靠近,這其實和理論就不符合了。於是,牛頓由此推斷,宇宙應該是無限大的,並且處處引力處於平衡狀態,這樣宇宙就不會匯聚到一起了。

想法很好,但是事實可能並沒有那麼簡單。宇宙學後來具有突破性的里程碑來自於20世紀的幾個重大發現。首先是愛因斯坦提出了著名的廣義相對論場方程;緊接著,哈勃觀測銀河系外的星系大多都在離我們遠去。兩者一結合,我們就會知道,宇宙其實是在膨脹的。

但這還沒有完,你發現沒有,即使是膨脹,也應該有個速率。按照引力理論,如果開始有個速度,只有引力存在,那接下來宇宙應該是處於減速膨脹的過程。

可是呢,萬萬沒有想到的是,1998年,兩個科學觀測小組各自獨立發現了宇宙正在加速膨脹(這個加速膨脹是從45億年前開始的,之前都是在減速膨脹),也就是說,一定存在著某種力,在促使宇宙加速膨脹,我們把這個提供這個力的物質叫做暗能量

也就是說,我們知道了宇宙在加速膨脹,但是宇宙到底有多大呢?

科學家通過理論模型,加上普朗克衛星的觀測結果,就發現宇宙在大尺度上是不彎曲的,也就是平坦的。(也就是下圖第二種情況。)

這就意味著,宇宙大概率是無限大的,並且還在加速膨脹

可觀測宇宙

我們要知道的是,光傳播不是瞬間的,而是有一個速度極限,也就是光在真空中傳播,速度為3*10^8/s。根據目前的宇宙學模型,我們知道宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸。

大爆炸之後,宇宙劇烈的膨脹,這個膨脹是整體性的膨脹,而不是邊緣在向外擴。

於是,遠方的光到達地球其實需要時間,除此之外還要把膨脹的效應考慮進去。因此,地球能夠接收到的光是有範圍的,而不是整個宇宙中所有的光。

宇宙大爆炸之後38萬年,宇宙溫度降低到3000度,光子才開始擺脫束縛在宇宙穿行。也就是說,從這個時候光子開始跑,跑138億年跑到地球,這時候光子從起點開始算起,到底地球的距離就人類目前所能看到的最遠距離,這距離是461億光年。當然,如果我們可以利用引力波,就可以補上缺失的38萬年,加上膨脹效應就是4億光年,所以我們能到的最遠距離是465億光年,這也就是可觀測宇宙的半徑。可觀測宇宙只是宇宙的一小部分。

也就是說,只要目前的理論沒有錯,我們通過引力波和電磁波所能觀測到的最大範圍也就是465億光年為半徑的球形空間。而在這個空間之外的光,我們永遠都不能夠看到,而且宇宙中許多地方的天體都在超光速離我們遠去(這是空間在膨脹導致的,而不是天體自己在動,因此不違反相對論),這就意味著這些天體我們永遠也看不到。(這裡補充一點,我們不能排除未來是不是會有新的發現能夠幫助我們打破這個限制。)


鍾銘聊科學


如果你瞭解了“可觀測宇宙”的概念,就會知道問題答案了!

何為可觀測宇宙?就是人類能接受到信息的宇宙,這種信息通常是光線,光線能達到地球的宇宙,又叫“哈勃體積”,通常是以觀測者為中心定義的宇宙大小,這個大小大約為直徑920億光年!

哈勃在一百年前通過天文望遠鏡觀察遙遠星系時,發現它們在加速遠離地球,遙遠的光線會發生紅移現象。何為紅移?光線在遠離我們時(被拉伸)就會紅移,反之會發生藍移。哈勃發現了光線紅移現象,進而得出了宇宙在膨脹的結果。

而且宇宙在超光速膨脹,這也是為何宇宙歷史自有138億年,而可觀測宇宙直徑達到了920億光年。而由於宇宙在超光速膨脹,意味著可觀測宇宙外面(基本上還會是宇宙)的星星發出的光永遠都達到不了地球,那裡發生的一切都與我們無關,因為任何具有能量和信息的東西都無法超越光速!

而也是因為宇宙一直在超光速膨脹,在遙遠的未來,人們能觀察到的星系越來越少,最終人們只能觀察到我們所在的銀河系,屆時銀河系就是我們眼裡的可觀測宇宙!


宇宙探索


有沒有星星的光至今都沒到達地球?

十九世紀初就已經知道光速是有限的,儘管準確的光速要到1850年斐索-傅科儀出現後才準確測得,但並不妨礙奧伯斯根據光速有限,而地球的晚上依然黑暗的現象推測出了宇宙應該是非穩態和無限的,不得不說奧伯斯是一個天才,僅僅根據這極其有限的知識就推測出了宇宙的狀態!

宇宙膨脹導致有的星光尚未到達地球

奧伯斯並不是第一個猜測非穩態無限宇宙的科學家,最早布魯諾宣講哥白尼日心說的同時就提出了宇宙無限的理論,後來牛頓根據萬有引力的讓天體互相吸引的結論推測出宇宙無限,因為一個有限的宇宙會在天體的互相吸引中距離越來越近,最終成為一個天體!

牛頓和奧伯斯的推測非常有道理,但宇宙到底是個什麼形態,這要到二十世紀初才會知道。赫歇爾試圖通過浩渺星空的恆星定位瞭解銀河系的形狀,梅西耶也通過觀測建立了梅西耶星表,但這些再詳盡都是局部的宇宙,不過二十世紀初愛因斯坦的廣義相對論橫空出世給了大家一個新的思路。

在廣相發表後的第二年愛因斯坦就將其用在了宇宙學上,從而開啟了廣相宇宙學,愛因斯坦發現廣相下的宇宙是動態的,這與科學界對於靜態宇宙的認識有些相向而行,因此愛因斯坦在廣相引力場方程上架了個宇宙常數,用希臘字母 Λ表示!

不過在1922年蘇聯物理學家弗裡德曼以宇宙各向同性假設,通過引力場方程推導出了宇宙狀態的方程,通過1929年勒梅特以及羅伯遜和沃爾克的完善,得出了弗裡德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規,我們不用太過在意它的各種條件下宇宙的狀態,只需要知道,宇宙是動態的,並非像愛因斯坦認為的那樣是靜態!

當然這只是推導得出,而哈勃發現遙遠的星系正在遠離則從觀測上證明了宇宙正在不斷膨脹中,所以勒梅特提出了一個宇宙大爆炸論,而伽莫夫和他的同事則分別為其推導出了宇宙大大爆炸的原初物質合成過程和大爆炸餘暉的結論,而這些推測則在隨後的觀測中被一一證實,所以一個不斷膨脹的宇宙正呈現在世人眼前!

根據宇宙膨脹的速率,我們可以推算出遙遠宇宙膨脹的速度,按2013年歐洲普朗克衛星觀測獲得的宇宙膨脹速度為67.15千米/秒·百萬秒差距計算,宇宙大概在145億光年外膨脹超過光速,而現代天文學已經證明宇宙是平坦且無限的,所以從理論上來看,這個距離以外的光永遠都不可能到達地球!現在不能,未來也不能!

恆星誕生先後關係,有的恆星光芒尚未到達地球

上文我們瞭解了因為宇宙膨脹的原因,所以宇宙中有某些位置的光永遠都不會到達地球的,但更多的是在可觀測宇宙內部,也有很多恆星因為誕生先後的關係,也有大量的星光未能到達地球!

地球大約誕生於45億年前,因此從理論上來看,太陽發出的第一縷光,最遠也就傳到了45億光年以外,按可觀測宇宙930億光年直徑來看,太陽光只覆蓋了可觀測宇宙約1/8000的區域都不到,所以對於宇宙來說,光速的效率仍然是極低的!

簡單的說如果,只要在45億光年以外,在宇宙93億年後誕生的恆星,它們的光芒仍然在路上,我們還得等一會!當然45億光年實在太遠,我們銀河系內部也有很多恆星的光也沒有到達地球!比如正在誕生中的恆星!

ALMA觀測到的20個原行星盤的240 GHz塵埃連續譜

阿卡塔瑪亞毫米波射電望遠鏡觀測到的幾個原始行星盤,中心就是正在誕生中的恆星,它們在射電波段已經能夠暴露無遺,但原恆星正在形成中,外部的氣殼阻擋了可見光的傳播,因此他們在光學望遠鏡中還毫無動靜!

火鳥中正在誕生的原始恆星

不要以為這些誕生中的恆星都很遠哦,在金牛座和獵戶座的M42中就有很多這樣的正在誕生的恆星,簡單的說,我們可能正在見證一個恆星系的誕生!

  • 由於塵埃遮擋,銀河系另一邊的星光可能無法到達地球

夜晚的銀河系隱隱綽綽,但大家可能非常好奇的是越是明亮的中心,斑斑駁駁的陰影就越多,這是因為銀盤面上的塵埃遮擋,從太陽系所在的獵戶座懸臂到銀心有2.6萬光年,銀盤面上的塵埃擋住了大量來自銀心的光線,但真正擋住太陽系對面銀河系的主力卻不是這些塵埃,而是密密麻麻的核球密佈的恆星,所以儘管我們看到核球處一片光亮,但其實大量的恆星被擋在了光亮背後!

它們的光線也可能永遠都到不了地球,不過公轉速度的差異也許會有那麼一些機會,可惜這個時間計算是以億年計,想必各位是看不到了!


星辰大海路上的種花家


宇宙這麼大讓我們說什麼好呢。僅僅一個銀河系就有上萬億顆行星和星球。

銀河系都有好多的星光到今天為止也沒有照到地球上來。原因很簡單有些星球根本就沒有光,還有他一些星球光度比較弱傳遞不到地球來。地球呢又不是這個銀河系的中心,有些光呢一定和地球會錯過。宇宙太大了,浩瀚無窮。

你想要一個什麼樣的依據呢?

就如長江的水浩浩蕩蕩。

地球就是長江當中的一粒沙。你會不會問每一滴水是不是都要經過這一粒沙?答案是確定的,絕對不可能。還有限度的水會從這粒沙的身邊走過。

你是不是還想知道是哪一滴水沒有經過這粒沙呢你現在需要一個龐大的計算機來計算一下這個事情。首先有一個前提是你要給所有的每一滴水都要有一個命名。不到這樣的命名工作你需要做多久才能做完。

無窮盡矣。


東北向前


經過百多億來n代恆星光的輻射,玉宇澄清,宇宙透明瞭。至今,至少在可觀測宇宙範圍內,光都已照徹了地球。

宇宙光的通透經過了漫長的歷程。大爆炸為宇宙的形成創造了條件,但還不能改變宇宙的黑暗。第一代的若干顆恆星,是純氣體的超大恆星,它們為宇宙帶來了第一批光線。不過來去匆匆它們很快又消失了。

宇宙的天空仍為濃厚的氫原子霧所覆蓋。只是在過了近十億年後,宇宙才開始產生出大量的恆星。每一顆恆星的光輻射都在清除這些濃霧,每一代恆星也是如此,直到現在。

2020-2-4


手機用戶54578927414


當然有,這是基於大爆炸宇宙標準模型預測的,依據就是哈勃定律。

何謂哈勃定律?這得從著名天文學家、美國芝加哥大學天文學博士愛德溫·哈勃發現了宇宙膨脹規律說起。

上世紀初,科學家斯里弗發現了旋渦星系譜線紅移現象,哈勃在這個基礎上,對遙遠星系的距離與紅移進行了大量的測量工作,發現遠方星系譜線紅移是一個普遍現象,而且紅移量與距離成比例關係,越遠紅移越大。

何謂紅移?

紅移就是指在物理學和天文學領域,光源相對觀測者向遠方移動時,波長會變長,頻率降低,電磁波譜就會向紅端移動。因此紅移可以說明光源遠離我們而去。

於是哈勃得出一個結論:星系都在遠離我們而去,距離越遠,離開的速度越大。

於是,哈勃進一步研究監測了20多個星系的退行速度,發現了星系退行速率與距離的線性關係。

哈勃得出一個星系距離與離開速度的關係式,表述為:Vf = Hc x D

其中,Vf為原離的速率,單位為km/s;Hc為哈勃常數,單位為km/(s·Mpc);D為相對地球的距離,單位為Mpc。

這裡面的Mpc為百萬秒差距,是一個距離單位。1個秒差距約3.26光年,百萬秒差距為326萬光年。

這種距離與退行速度的線性關係後來被科學界定為哈勃定律,現在常常見諸媒體所謂哈勃常數,就是哈勃定律的重要參數。

有了哈勃常數,就知道了星系退行的速度,從而計算出整個宇宙整體疊加的膨脹速度。

哈勃常數就是通過各種方法,測算出距離我們百萬秒差距,也就是326萬光年遠那個地方星系離開我們的速度。

雖然從上世紀中葉以前,科學界對哈勃常數就有許多測算,但真正較為精確地測量還是本世紀開始的。

十幾年來,各國通過各種方法得出的哈勃常數並不完全一致,以至於對宇宙年齡還沒有一個準確定論。

現在得到的幾個影響力較大的哈勃常數如下:

2006年,馬歇爾太空飛行中心一個研究小組,利用NASA的錢德拉X射線天文臺觀測發現,哈勃常數為77(km/s)/Mpc,正負誤差為15%;

2009年,NASA根據對遙遠星系la超新星觀測後,將哈勃常數修正為74.2±3.6(km/s)/Mpc,這樣不確定性因素縮小到5%以內;

2013年,歐洲航天局利用普朗克衛星,測得哈勃常數為67.80±0.77(km/s)/Mpc,正負誤差縮小到1%多點;

2019年,德國一個科學團隊利用引力透鏡效應,計算出哈勃常數為82.4(km/s)/Mpc,這是最新的測算。這次的哈勃常數比以往的出入較大,如果根據這個哈勃常數計算,宇宙年齡要比先前科學界認定的137億歲~138.2億歲,還要年輕20幾億年。

但不管哪一組數據,我們根據哈勃定律計算,宇宙整體疊加膨脹速度都超過了光速的3倍多。

科學界認為,可觀測宇宙半徑為465億光年,也就是14263.8Mpc。

現在我們按照最小的哈勃常數來計算。

哈勃定律表達式為:Vf = Hc x D

67.80±0.77(km/s)/Mpcx14263.8Mpc=967085.9km/s

就是說,在我們可觀測宇宙的邊緣地帶,星系離開我們的速度已經達到了96.7萬千米每秒,是光速的3倍多。

那麼,這樣一組數據怎麼能夠證明宇宙年齡和有的星光至今沒有來到地球呢?

實際上,時空通訊前面的敘述和論證都是為了說明兩件事,一件就是宇宙的確在膨脹,二是膨脹的整體疊加速度很快。

這樣就得出了三個結論:

一個是回溯過去,我們宇宙的所有星系原來都是擠在一起的,根據相對論引力場論,巨大質量坍縮進自己的史瓦西半徑,只能成為一個奇點,因此宇宙大爆炸是從奇點開始的。

二是按照宇宙膨脹速度追溯過去,根據大爆炸宇宙論模型,就可以測算出宇宙大致年齡。

三是由於宇宙膨脹速度過快,距離我們遙遠的星系以超過光速幾倍的速度離開我們,因此那裡的星光不但是現在,很可能永遠都無法傳遞到我們的視網膜。

根據大爆炸宇宙論,宇宙有兩個視界,我們所有的觀測只能在這兩個視界之間進行,超出這兩個視界,是我們無法看到的宇宙部分。

一個是過去視界。這是在宇宙大爆炸開始後的38萬年前,這段時間宇宙高溫高壓至密,原子也沒有形成,是一鍋又濃又熱又黑的粒子湯,光子也無法脫耦,所以依靠光來觀測的人類,對那段宇宙什麼也看不到;

還有一個就是未來視界。就是剛才說的由於宇宙膨脹速度超過光速,宇宙邊際的星光永遠也傳遞不到我們的眼簾。

這就是宇宙中不但還有,而且永遠有星光無法到達我們這裡的證據。

就是這樣,歡迎討論,謝謝閱讀。

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