可觀測宇宙檢視原始碼討論檢視歷史

原圖鏈接來自 搜狐 的圖片

可觀測宇宙（observable universe）是一個以觀測者作為中心的球體空間，小得足以讓觀測者觀測到該範圍內的物體，也就是說物體發出的光有足夠時間到達觀測者。截至2013年對宇宙年齡最精確的估計是137.98±0.37 億年。 但由於宇宙的膨脹，可觀測宇宙的半徑並不是固定的138億光年，人類所觀測的古老天體當前的距離比起其原先的位置要遙遠得多（以固有距離（proper distance）來衡量，固有距離在現在的時點和同移距離是相等的）。 現在推測可觀測宇宙半徑約為465億光年，直徑約為930億光年。 根據宇宙學原理，從任何方向到可觀測宇宙邊緣的距離大致是相等的。

「可觀測」在這個意義上與現代科技是否容許我們探測到物體發出的輻射無關，而是指物體發出的光線或其他輻射可能到達觀測者。實際上，我們最遠只能觀測到宇宙從不透明變為透明的臨界最後散射面（surface of last scattering），但在未來的技術下，我們有可能觀測到更古老的宇宙中微子背景輻射，甚至可能能夠從引力波的探測推斷這個時間之前的信息。有時候天體物理學家將「可視宇宙」（visible universe）和「可觀測宇宙」相區分，前者只包括了再複合時期以來的信息而後者則包括了自宇宙膨脹（傳統宇宙學的大爆炸及現代宇宙學的暴脹時期結束）以來發出的信息。經過計算，到CMBR粒子的同移距離（可視宇宙的半徑）大約為140億秒差距（約457億光年），而到可觀測宇宙邊緣的同移距離大約為143億秒差距（約466億光年），大約比前者大2%。

宇宙和可觀測宇宙

宇宙中的部分區域由於過於遙遠，以至於從大爆炸以來發出的光線未能有足夠的時間到達地球。因此這一部分的區域在可觀測宇宙之外。到了未來，從遙遠星系發出的光線獲得了更多的光行時間，所以目前宇宙中更多的區域將成為可觀測宇宙的一部分。但是根據哈勃定律，宇宙中足夠遙遠的區域以超過光速的速度膨脹，遠離地球而去，而相對地，鄰近的物體間則不能以超光速運動。假設暗能量維持不變，宇宙繼續加速膨脹，那麼處在未來視界以外的天體在無限未來的任意一個時間點都永遠無法進入可觀測宇宙的範圍，因為從那些天體發出的光永遠無法到達我們。假設宇宙將一直持續膨脹下去，未來視界的同移距離經計算為190億秒差距（620億光年）。這意味着在理論上我們在未來無限時間內可觀測的星係數量是當前可觀測星系的數量乘以係數2.36。

藝術家對可觀測宇宙的對數尺度構想，以太陽為中心，朝外是太陽系內行星和外行星，柯伊伯帶，奧爾特雲，南門二，獵戶臂，銀河系，仙女座星系，鄰近星系，宇宙纖維狀結構，宇宙微波輻射以及處在邊緣的不可見的大爆炸等離子體。

雖然原則上到了未來更多的星系將變得可觀測，而事實上越來越多的星系會因宇宙的不斷膨脹而具有極高的紅移值，它們將漸漸地從視線中消失，最終變成不可觀測。 另一個微妙之處是在一個給定的同移距離上，如果我們可以收到從一個星系在其過去歷史中的任意年齡段發出的信號，那麼該星系可以被定義為位於可觀測宇宙的範圍內（比如該星系在大爆炸5億年後發出的信號），但是因為宇宙膨脹，可能在該星系往後的年齡段上從同一星系發出的信號在無限未來的任意一個時間點都永遠不會到達我們（例如在大爆炸100億年後我們可能永遠也無法知道該星系是什麼樣子的）， 即便它仍然在相同的同移距離上（同移距離和固有距離不同，同移距離排除了宇宙膨脹因素的影響，因而不隨時間變動）。這個事實可被用於定義一種距離隨時間改變的事件視界。例如，當前到該事件視界的距離大約是160億光年，意味着從當前發生的並且距離我們不超過160億光年的事件發出的信號在將來最終將到達我們。但是如果事件發生在160億光年以外，我們永遠也接收不到信號。

不論是通俗的還是專業的研究文章都會使用「宇宙」一詞指代「可觀測宇宙」，因為我們不可能知道任何與我們沒有因果關係的事物。但至今沒有發現指出「可觀測宇宙」等同於整個宇宙。根據宇宙暴脹理論，如果暴脹起於大爆炸後10−37秒，那麼似乎能有理地假設成目前宇宙的大小約等於光速乘以它的年齡，這樣就意味着整個宇宙的大小至少比可觀測宇宙大3x1023倍（約109543光年）。 有些更低的估計聲稱整個宇宙比可觀測宇宙大250倍（約3兆4500億光年）。

如果宇宙是有限的，宇宙也可能比可觀測宇宙小。在這個情況下，觀測者認為距離很遠的天體，其實只是一個較近的天體發出的光環繞著宇宙移動而產生的複製影像。但這個理論很難被驗證，因為天體的不同影像可能處於不同的時代，外貌因而大不相同。

視頻

可觀測宇宙 相關視頻

宇宙外面有多大，可觀測宇宙有什麼？ 宇宙的大小，何為可觀測宇宙