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既然光年是光一年所走的距离,那么人类是如何获取几万光年乃至更远的信息的?

2022-01-01 13:09

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其实你已经写出了答案,一光年代表光在真空中传播一年的距离,我们可以收到上万光年远的信息,就是因为搭载这些信息的电磁波经过上万年的传播到达了我们信息接收设备。

用天文望远镜观测宇宙在天文学上,通常用光代指整个频段的电磁波,天文望远镜本质上就是接收遥远星空电磁波的设备,不同于人类的眼睛,各种各样的天文望远镜除了能接收可见光外,还可以接收其他波段的电磁波,比如红外波、X射线、紫外线等等。

遥望星空就是在回顾宇宙的历史,因此当我们的望远镜接受到一万光年远的星系传播过来的信号时,这些信号其实已经传播了一万年之久,而此时此刻那个遥远的星系是什么情况我们并不清楚,要想知道此时此刻的情况,我们目前只能一万年后再架起望远镜对那个星系进行观测。这整个流程表明,我们获取几万光年外的信息,本质上就是接收电磁信号的过程,不管距离多远,光能传播到地球,我们就能看到它们。

2019年4月1日,事件视界望远镜项目首次公布了人类历史上第一张黑洞照片,该黑洞位于M87星系的中心,黑洞吸积盘产生的电磁波需要五千五百万年才能到达地球,换句话说,今年接收到黑洞景象其实是五千五百万年前黑洞的样子。

在未来,我们能看多远?由上文知道,我们之所以能看到遥远的星系,是因为可以接收到那里发出的电磁波,同样,我们能看到的最远星系也就是能接收到的最为遥远的电磁波,科学家认为,我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸,因此宇宙的第一缕光已经传播了一百三十多亿年,这缕光就是宇宙背景辐射,最新研制的詹姆斯韦伯号太空望远镜,主要任务就是观测宇宙背景辐射,理论上它可以一眼看到一百三十六亿年前的宇宙景象。

由于宇宙大爆炸的原因,整个宇宙空间都处于膨胀状态,哈勃定律告诉我们,距离我们越远的星系,其退行速度越快,所以在极远处的天体其退行速度会超过光速,这就造成不管消耗多久的时间,那里的电磁波都不可能传播到地球,也就形成了人类对整个宇宙观测的极限范围,它就是“未来可见极限”,在今天,这个范围的大小大约是620亿光年,在这之内的天体,随着时间的流逝,逐渐都会被我们观测到,但是在这个范围之外的天体,就永远和我们的宇宙失联了。

结语我们之所以可以获取几万光年外的信息,本质上是那里的电磁波信号被我们接收到而已,这和距离关系不太,也就是说,不论距离多远,只要我们能接收到电磁波,就能“看”到它们。宇宙诞生至今已经138亿年,由于宇宙膨胀的原因,在极远处,空间本身的膨胀速度已经超过光速,因此在遥远的未来,我们会有一个极限观测范围,只有在这个范围内的电磁波才有可能被我们接收到,这个范围在今天是以地球为中心,半径约为620亿光年的球形空间。

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