這一問題會涉及到可觀測宇宙,、觀測宇宙學(xué)、宇宙的年齡和空間度量擴張幾個知識,。
威爾金森微波各向異性探測器所拍攝的宇宙背景輻射影像,，圖：NASA / WMAP Science Team 可觀測宇宙 可觀測的宇宙是宇宙的一個球形區(qū)域，包括目前從地球上觀測到的所有物質(zhì),，因為自宇宙膨脹開始以來,，來自這些物體的電磁輻射就有機會到達地球。在可觀測宇宙中至少有2萬億個星系,。假設(shè)宇宙是各向同性的,，那么到可觀測宇宙邊緣的距離在每個方向上都是大致相同的。也就是說,，可觀測宇宙具有以觀察者為中心的球形體積（球）,。宇宙中的每一個位置都有它自己的可觀測宇宙，它可能與地球上的宇宙重疊也可能不重疊,。 從這個意義上說,，可觀測這個詞并不指現(xiàn)代技術(shù)檢測來自物體的光或其他信息的能力，或者說檢測是否有任何東西存在,。它指的是光速本身所產(chǎn)生的物理極限,。因為沒有任何物質(zhì)傳播得比光快，所以在宇宙年齡范圍內(nèi)（2015年數(shù)據(jù)估計為137.99±0.21億年）,，任何比光傳播得更遠的物體都不能被探測到,，因為它們還沒有到達我們的探測器,。有時，天體物理學(xué)家區(qū)分可見的宇宙和可觀測的宇宙時,，可見的宇宙只包括自重組（復(fù)合）以來發(fā)射的信號,，可觀測的宇宙包括自宇宙膨脹開始以來的信號（傳統(tǒng)物理宇宙學(xué)中的大爆炸，現(xiàn)代宇宙學(xué)中暴脹時期的終結(jié)）,。 根據(jù)計算,，當(dāng)前的同移距離-適當(dāng)距離，自發(fā)光以來宇宙已經(jīng)膨脹到可以發(fā)射宇宙微波背景輻射（CMBR）的粒子,，即可見宇宙的半徑大約為140億秒差距（約457億光年）,，而到可觀測宇宙邊緣的來回距離大約是143億秒差距（約466億光年），比可見宇宙的半徑大了約2%,。因此,，可觀測宇宙的半徑估計約為465億光年，其直徑約為285億秒差距(930億光年,，
公里或
英里),。宇宙中普通物質(zhì)的總質(zhì)量可以利用臨界密度（弗里德曼方程）和可觀測宇宙的直徑計算，其值約 千克,。 眾所周知,，由于宇宙的膨脹會加速，并且在未來會呈指數(shù)增長,，所有遙遠的物體所發(fā)出的光,，在過去的一段時間里主要取決于它們當(dāng)前的紅移，因此發(fā)出的光永遠不會到達地球,。未來,，所有目前可觀測到的物體都將在時間上慢慢地凍結(jié)，同時發(fā)射出逐漸變紅和逐漸變暗的光,。例如,，當(dāng)前紅移的z值從5到10的物體將在40億至60億年內(nèi)保持可觀測性。此外,，目前位于一定同移距離（約190億秒差距）以外的物體發(fā)出的光永遠不會到達地球,。 大小和地區(qū) 宇宙的大小有點難以定義。根據(jù)廣義相對論,，光的速度是有限的,，并且宇宙空間在不斷地膨脹，所以在宇宙的有生之年內(nèi),，遙遠的空間區(qū)域永遠不可能與我們相互作用（光不可達到）,。例如，即使宇宙永遠存在,，從地球發(fā)送的無線電信息也永遠不會到達空間的某些區(qū)域,，空間膨脹的速度可能比光穿越其空間的速度還要快。 遙遠的空間區(qū)域與我們一同存在并且是現(xiàn)實的一部分,，即使我們永遠不能與它們相互作用,。我們將可以影響和被影響的空間區(qū)域劃為可觀測的宇宙。,，可觀測的宇宙取決于觀測者的位置,。通過移動，觀測者可以接觸到比靜止觀測更大的時空區(qū)域,。但是,，即使是最快速的移動也無法與所有的空間進行交互。一般來說,，可觀測的宇宙是指從我們銀河系中一處有利的位置（太陽系）所觀測到的宇宙中的一小部分,。 同移距離-在特定時間，包括地球與可觀測宇宙的邊緣之間的距離是460億光年（140億秒差距）,，因此可以得到可觀測宇宙的直徑大約為930億光年（280億秒差距）,。光從可觀測宇宙的邊緣所移動的距離非常接近宇宙的年齡乘以光速，即138億光年(
秒差距),，但是這并不代表任何給定時間的距離,，因為可觀測宇宙和地球的邊緣已經(jīng)移動得更遠了。相比之下,，一個典型星系的直徑是30000光年(9198秒差距),，兩個相鄰星系之間的典型距離是300萬光年(919800秒差距)。例如,，銀河系的直徑大約為100000-180000光年,，與銀河系最近的姐妹星系-仙女座星系的距離大約為250萬光年。 因為我們不能觀測到超出可觀測宇宙邊緣的空間,，所以我們并不知道宇宙的整體大小是有限的還是無限的,。對于宇宙總大小的估計，如果有限的話,，它將高達
這是對可觀測宇宙大小最普遍的誤解之一,。盡管宇宙年齡是138億歲,，但因為宇宙膨脹，到可觀測宇宙的邊緣并不是138億光年,。圖為位于紐約市羅斯地球與太空中心的一塊牌匾,。圖：Rogerstrolley 地球在宇宙中的位置 地球 ? 地月系 ? 內(nèi)太陽系 ? 太陽系 ? 本地星際云 ? 本地泡 ? 古爾德帶 ? 獵戶臂 ? 銀河系 ? 銀河系次集團 ? 本星系群 ? 室女座超星系團 ? 拉尼亞凱亞超星系團 ? 雙魚-鯨魚座超星系團復(fù)合體？? 可觀測宇宙 ? 宇宙
我們在可觀測宇宙中的位置,。圖：Andrew Z. Colvin 轉(zhuǎn)載請取得授權(quán),，并注意保持完整性和注明出處 |
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