可观测宇宙
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可观测宇宙(英语:Observable universe)是一个以观测者作为中心的球体空间,小得足以让观测者观测到该范围内的物体,也就是说物体发出的光有足够时间到达观测者。截至2013年对宇宙年龄最精确的估计是7002137979999999999♠137.98±0.37 亿年。[5]但由于宇宙的膨胀,可观测宇宙的半径并不是固定的138亿光年,人类所观测的古老天体当前的距离比起其原先的位置要遥远得多(以固有距离(proper distance)来衡量,固有距离在现在的时点和同移距离是相等的)。[7]现在推测可观测宇宙半径约为465亿光年,直径约为930亿光年。[8][1]假设宇宙是各向同性的,从任何方向到可观测宇宙边缘的距离在每个方向都大致是相等同。也就是说,可观测的宇宙是一个以观测者为中心的球面区域。宇宙中的每一个位置都有自己的可观测宇宙,它可能与以地球为中心的宇宙重叠,也可能不重叠。
可观测宇宙的模拟全图,室女座超星系团位于中心位置,但因过于渺小以至于看不见。 | |
直径 | 7026880000000000000♠8.8×1026 米 (285亿秒差距或930亿光年)[1] |
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体积 | 7080400000000000000♠4×1080 m3[2] |
质量(原有物质) | 1053 kg[3] |
密度 | 6973990000000000000♠9.9×10−30 g/cm3(等于每立方米6个质子)[4] |
年龄 | 7002137979999999999♠137.98±0.37 亿年[5] |
平均温度 | 7000272548000000000♠2.72548 K[6] |
主要成分 | 原有(重子)物质(4.9%) 暗物质(26.8%) 暗能量(68.3%) |
“可观测”在这个意义上与现代科技是否容许我们探测到物体发出的辐射无关,而是指物体发出的光线或其他辐射可能到达观测者。实际上,我们最远只能观测到宇宙从不透明变为透明的临界最后散射面(surface of last scattering),但在未来的技术下,我们有可能观测到更古老的宇宙中微子背景辐射,甚至可能能够从引力波的探测推断这个时间之前的信息。有时候天体物理学家将“可视宇宙”(visible universe)和“可观测宇宙”相区分,前者只包括了再复合时期以来的信息而后者则包括了自宇宙膨胀(传统宇宙学的大爆炸及现代宇宙学的暴胀时期结束)以来发出的信息。经过计算,到CMBR粒子的同移距离(可视宇宙的半径)大约为140亿秒差距(约457亿光年),而到可观测宇宙边缘的同移距离大约为143亿秒差距(约466亿光年)[9],大约比前者大2%。
因为自宇宙膨胀开始以来,这些物体的电磁辐射已经有时间到达太阳系和地球。在可观测宇宙中可能有2兆个星系,[10][11]但在2021年根据新视野号的数据,这个数字估计只有几千亿。[12][13]