可观测宇宙
凯伦·索托桑蒂
2024 年 1 月 19 日
可观测宇宙，是人类可以借助技术实际或理论上观测到的空间区域。可观测的宇宙可以被认为是一个以地球为中心的气泡，它与整个宇宙不同，整个宇宙是物质和能量的整个宇宙系统，地球和人类都是其中的一部分。 与可观测的宇宙不同，宇宙可能是无限的并且没有空间边缘。
可观测宇宙的直径约为930亿光年。这个数字是出于多种考虑而得出的。一光年，即光在一个地球年内可以传播的距离，为 9.46 万亿公里（5.88 万亿英里）。自大爆炸以来宇宙的年龄估计为138亿年，因此人类可以看到的太空物体发出的光向地球传播的时间不超过138亿年。这似乎表明，可观测宇宙从地球到任何方向的距离均为 138 亿光年，直径为 276 亿光年。然而，根据哈勃定律，自大爆炸以来，空间一直在膨胀，因此可观测的宇宙也在继续膨胀。对这一膨胀的计算表明，138 亿年前在 138 亿光年之外发出光的物体现在距离地球更远，大约为 460 亿光年。这意味着可观测宇宙距离地球任何方向都超过460亿光年，直径约为930亿光年。
鉴于宇宙不断膨胀，可观测宇宙每年都会膨胀一光年。与此同时，来自更远物体的光继续首次到达地球，这意味着随着时间的推移，人类能够看到越来越多的宇宙。虽然人类永远无法从地球上看到整个宇宙，只能看到可观测宇宙中相对较小的气泡，但观测范围却在不断扩大。
由威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 制作的全天图显示了宇宙背景辐射，这是 130 亿多年前的婴儿宇宙发出的非常均匀的微波辉光。颜色差异表明辐射强度的微小波动，这是早期宇宙物质密度微小变化的结果。根据暴胀理论，这些不规则现象就是成为星系的“种子”。WMAP的数据支持大爆炸和暴胀模型，宇宙微波背景处于可观测宇宙的最远极限。
技术使人类能够通过捕获和处理可见光谱之外的电磁辐射类型来探测和观察可观测宇宙中遥远的单个星系、星系团和超星系团。为此，专用望远镜的价值无可估量，包括射电望远镜、X射线望远镜、紫外望远镜、红外望远镜等等。著名的哈勃太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜使可观测宇宙中形成的一些最早的恒星和星系得以可视化，并使这些奇迹更容易为公众所接受。可观测宇宙的最远极限是宇宙微波背景（CMB），是大爆炸留下的电磁辐射，均匀分布在整个宇宙中。
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