天文科普:宇宙有多大年夜?它是若何越变越大年夜的?

作者 | 李杰信 [加]尼尔·图罗克

我们的天文宇宙究竟有多大年夜?它又是若何长到这么大年夜的呢?先说结论:宇宙一向在变大年夜。若以爱因斯坦的科普狭义相对论为准,算上宇宙收缩的宇宙有多夜若夜影响,它的大年大年半径约为465亿光年,合直径930亿光年,天文寿命为138亿年。科普想当健身教练从

很多人看到这估量都有些困惑,宇宙有多夜若夜930亿光年?这毕竟是大年大年个甚么概念?让我们从最熟习的地球末尾讲起。乘平易近航机横越冷静洋约需12小时,天文假设乘它往月球,科普要18天。宇宙有多夜若夜地球与太阳的大年大年距离为1个天文单位,相当于1.5亿千米,天文光需走8分19秒,科普平易近航机则要20年,宇宙有多夜若夜往木星要82年,而往前太阳系第9颗行星——冥王星,nb健身教练训练更长达750年。离太阳系比来的恒星为半人马座比邻星,距地球约4.2光年,乘平易近航机需500万年。

500万年,对人类而言太久了。而这个长度,甚至还不及宇宙半径的一个零头。那末我们的宇宙为何会如此之大年夜呢?这照样源于最后的一个命题——宇宙收缩。

专题图片

一向在收缩的宇宙

想象一个美满的光球,只要1毫米大年夜。它是你可以想象的最亮的、光度最密集的球,假设你琢磨把太阳紧缩到原子大年夜小,也准许以资助你想象这个光球的外部是多么刺目扎眼。如此高的健身教练黑得最惨温度,任何原子甚至原子核都弗成能幸免。它们都被区分成基本粒子构成等离子和光的能量子——光子。

而今这个光球以你弗成想象的速度收缩,1秒钟以内,它就已有1千光年大年夜了。光球体积的变卦并不是爆炸招致的,由于任何粒子甚至光子都弗成能以如此快的速度移动。毕竟上,是光球中的空间在收缩。跟着它的收缩,光子的波长会被拉长,它们变得不再那末高能,等离子的温度也会降低。宇宙收缩后的第一秒,温度是100亿度,光子模拟照样有充沛的重庆健身教练训练能量摧毁原子核。

跟着光球外部空间的继续收缩。等离子体的温度继续冷却,物质粒子已可以也许聚积在一路构成原子核了。收缩末尾后的10分钟,最轻的化学元素——氢、氦、锂——的原子核已构成了,更重的一些化学元素的原核,比如碳、氮和氧将会在恒星和超新星中构成。

光球继续收缩,然则速度已清楚降低了。经由40万年,它的大年夜小已到达1切切光年。它的温度已充沛低以致于原子核可以捕捉电子而构成第一代原子。它的健身教练摸学生状况与太阳外不雅上千度的温度很相似。这时辰空间模拟照样在收缩,只是速度要低得多,它依然平均地充满着以物质和辐射为基本特点的等离子体。然则当我们环保全部空间时,我们已可以看到一些很小的密度和温度的变卦,固然这些只是十万分之一的相对变卦。就像是陆地里的波浪一样,这些密度的小波涛从小到大年夜出而今全部的规范。

跟着宇宙的收缩,引力使得这些小坚定愈来愈弱小年夜,就似乎波浪切远亲近岸边时一样。密度稍大年夜的地域会变得加倍致密而塌缩成星系、恒星或行星。密度稍低的地域则会收缩而填充星系之间的空间。在距宇宙爆炸后的138亿年后的明天,阿谁毫米大年夜的通亮光球已生长为一个拥有千亿个星系和恒星的庞大年夜空间。

人类的等候,动辄上亿年

宇宙向大年夜体积倾向收缩,温度随之降低。宇宙的温度要以电磁波的强弱来测量。电磁波是能量的一种,其他能量还有物质的动能、势能等。电磁波的波长愈短,能量愈高,比如伽马射线和X射线。反之,波长长的电波能量低,比如微波和无线电波等。全部的能量都可用温度走漏表示,能量高,则温度高;能量低,则温度低。

宇宙在37.6万年时,原始等离子体振荡连续。连续的缘由原由是质子抓住了慢跑的电子,一会儿宇宙的电质变为零,成为中性,光子、电子和质子间的挤推力气消掉落。在现代的实验室里,我们可以量出在3000K温度时,电子速度慢到可以让质子以正负电相吸的力气将其逮住。

若以数值来考量,在宇宙中,我们皆以尽对温度K(Kelvin)为度量规范。水的沸点373K、冰点273K;太阳外不雅温度5777K等。电磁微波,在宇宙37.6万年时,由于没有电子和质子挡路,以3000K的能量末尾充满了事先的宇宙。经由了138亿年,因宇宙收缩,电磁波被拉长,温度已降到了2.7250K。宇宙体积小时,温度高;体积收缩后,温度变低。体积和温度成正比,为热力学的基本知识。

所以,宇宙从37.6万年起,经由138亿年,已收缩了约3000/2.7250=1100倍,和文献中以相对论切确计算出来的1292倍大年夜致相符。星系间的距离,因宇宙空间每分每秒永无截止地收缩,如银河系和室女座星系团里的M61间的距离,136亿年前可近到4万光年,到往常已区分到5000多万光年,而这个距离还在延续促进中。

宇宙永无截止地收缩着。在宇宙中的不雅测,光源一面向你的倾向发射光能,同时又因空间收缩背你而往;而你的不雅测站,在等候的同时,也向光源相反倾向移动,并且你等候的时辰,动辄上亿年。

说到这里,你是不是也想索求更多关于宇宙的微妙?《宇宙来源》、《宇宙的秘密》两册书,能带你阅历一次穿越时空的微妙之旅,让你在体验一次又一次激动平易近气的前沿科研效果的同时,感受感染一个又一小我类索求宇宙和熟习自身的扣平易近气弦的故事……

文章摘编自《宇宙来源》、《宇宙的秘密》


迎接扫码入群!

深圳科普将按期推出

公益、收费、优惠的活动和科普好物!




知识
上一篇:美国10月CPI环比促进0.4%
下一篇:新摘的柿子怎样处置(怎样处置新摘的柿子)