可觀測宇宙
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可观测宇宙(英語: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]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,從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),但在未來的技術下,我们有可能觀測到更古老的宇宙中微子背景輻射,甚至可能能够从重力波的探测推断这个时间之前的信息。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,前者只包括了再復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)[9],大約比前者大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]