人们对詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的星系距离我们有多少光年感到困惑
在不断膨胀的宇宙中,光传播所需的时间和光年的距离仅在某一点上一致。
詹姆斯·韦伯太空望远镜发布了最深、最高分辨率的红外宇宙图像,人们惊叹于星系团 SMACS 0723 引力透镜所形成的遥远星系。其中一个星系发出的光来自 131 亿年前。然而,人们惊讶地发现,这个星系距离我们并不远。它实际上更远——300 亿光年。那么到底是怎么回事呢?
深入宇宙意味着回顾过去。这是由于光速的有限性。以参宿四为例。这颗红巨星是猎户座的右肩,位于距离约 550 光年(存在相当大的不确定性)。这意味着我们现在看到的光(或两年前的那次灾难实际上发生在半个世纪前。
根据经验法则,对于星系距离,你可以将光到达这里所需的时间转换为光年。这也适用于非常本地宇宙中的星系间距离。因此,来自仙女座星系的光已经传播了 250 万年,而这个大型螺旋星系确实距离我们 250 万光年。
一旦距离我们数十亿光年,这种等价关系就不再适用了。让我们以 SMACS 0723 为例,它是 JWST 图像中心的星团。它的光来自46亿年前?但它今天与我们的实际距离几乎还要多出 10 亿光年。这是由于宇宙的膨胀。
随着光的传播,宇宙正在缓慢但稳步地膨胀。当谈到巨大的星系间距离时,宇宙已经膨胀了很长时间——而且这加起来。当我们接触到光来自非常接近宇宙起源的物体时,我们得到了这些巨大的距离。
这引出了另一个重要问题:可见宇宙有多大?我们在任何方向上能看到的最远物体距离我们约 465 亿光年,这使得整个宇宙跨度930亿光年。
嗯,或多或少,因为这些测量取决于宇宙的宇宙学特性?目前,我们在这方面有点麻烦。测量宇宙膨胀率的不同方法给出了,进而影响所有其他测量。
但这毕竟是科学:不断改进我们的方法、模型和测量的过程。