可觀測宇宙
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可觀測宇宙(英語: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7002137979999999999♠137.98±0.37 億年。[5]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)。[7]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。[8][1]假設宇宙是各向同性的,從任何方向到可觀測宇宙邊緣的距離在每個方向都大致是相等同。也就是說,可觀測的宇宙是一個以觀測者為中心的球面區域。宇宙中的每一個位置都有自己的可觀測宇宙,它可能與以地球為中心的宇宙重疊,也可能不重疊。
可觀測宇宙的模擬全圖,處女座超星系團位於中心位置,但因過於渺小以至於看不見。 | |
直徑 | 7026880000000000000♠8.8×1026 米 (285億秒差距或930億光年)[1] |
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體積 | 7080400000000000000♠4×1080 m3[2] |
質量(原有物質) | 1053 kg[3] |
密度 | 6973990000000000000♠9.9×10−30 g/cm3(等於每立方公尺6個質子)[4] |
年齡 | 7002137979999999999♠137.98±0.37 億年[5] |
平均溫度 | 7000272548000000000♠2.72548 K[6] |
主要成分 | 原有(重子)物質(4.9%) 暗物質(26.8%) 暗能量(68.3%) |
「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微中子背景輻射,甚至可能能夠從重力波的探測推斷這個時間之前的資訊。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,前者只包括了再復合時期以來的資訊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)以來發出的資訊。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)[9],大約比前者大2%。
因為自宇宙膨脹開始以來,這些物體的電磁輻射已經有時間到達太陽系和地球。在可觀測宇宙中可能有2兆個星系,[10][11]但在2021年根據新視野號的數據,這個數字估計只有幾千億。[12][13]