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可观测宇宙的范围远远超出了其年龄对应的光年距离，因为在遥远光线传播的过程中，空间本身已经膨胀了。

然而，即使在这个广阔的区域内，一些星系也注定会永远从视野中消失。

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宇宙的膨胀使得宇宙距离远不如简单测量光传播了多久那样直观。

膨胀的宇宙让距离的定义变得更困难，因为在光传播的过程中空间一直在膨胀。

天体持续发光，但当这些光向我们传播时，星系之间的平均距离在增加（是的，我知道有时星系会发生碰撞，但我们这里说的是大尺度上的平均情况）。

当来自遥远星系的光经过数十亿年的旅行最终到达望远镜时，它显示的是该星系过去的样子。

它并不能直接告诉我们这个星系现在有多远。

为了估算它现在的距离，天文学家使用宇宙学模型，该模型会考虑光在传播期间宇宙膨胀了多少。

主导模型被称为ΛCDM模型，它既包含暗物质（不同章节）也包含暗能量（不同章节）。

其优势和局限性可以讨论（不同章节），但替代模型通常不会大幅改变基本图景。

膨胀拉伸了可观测宇宙

我们能看到的最远距离——考虑到宇宙一直在膨胀，这个距离与宇宙的年龄相关——大约为450亿光年。

这个距离被称为粒子视界、宇宙学视界或共动视界，具体称呼取决于你当下的偏好。

这就是我们可观测宇宙的范围，也就是我们当前能看到的最大范围。

但是等等，45难道不大于13.77吗？这难道不意味着宇宙膨胀速度比光速还快吗？是的，是的，确实如此。

这没什么大不了的。

那是因为光速限制只适用于局部观测——我永远不会看到火箭以超过光速的速度从我身边飞驰而过。

如果你认为这是某种作弊手段，那不是；

这就是狭义相对论的构建方式。

宇宙遥远边缘的物体可以拥有任意速度，因为它们距离遥远。

红移现象揭示宇宙退行速度加快

事实上，我们可以通过红移来计算任何物体当前的速度。

如果一个星系正在远离我们，那么它发出的光会向电磁波谱中更红的部分偏移。

这正是埃德温哈勃最初发现宇宙膨胀的方法。

在膨胀的宇宙中，距离我们越远的物体退行速度越快，因为它们和我们之间有更多的空间在膨胀。

而那个转折点——即天体将以超光速远离我们的点——正好位于哈勃距离处。

第二个地平线限制了未来的光线

我们仍然可以观测到这些星系，因为到达我们这里的光在数十亿年前就开始了它的旅程，那时它们离我们近得多。

一些更远的星系也可能因为同样的原因随着时间的推移变得可见。

然而，存在一个被称为宇宙学事件视界的边界（它与黑洞事件视界有极其细微的不同）。

它位于约170亿光年之外。

现在从该距离以外发出的光，无论我们等待多久，都永远不会到达我们这里。

由暗能量驱动的宇宙加速膨胀使得这个极限更加显著。

宇宙学事件视界会继续膨胀，最终稳定在约600亿光年左右。

即便到那时，我们也无法看到所有事物。

来自最遥远星系的光会红移到极端波长，以至于这些星系实际上会消失。

大约1000亿年后，本星系群之外的所有星系都将永远从视野中消失。

改编自最初发表于《对话》的一篇文章

相关知识

宇宙是包含所有时间、空间、物质与能量的总称，涵盖星系、恒星、行星、微观粒子等一切存在。

主流理论认为它起源于约138亿年前的大爆炸，此后持续膨胀演化。

人类通过望远镜、探测器等工具探索其奥秘，虽已掌握部分规律，但宇宙仍有诸多未知等待解锁，它的浩瀚与神秘始终吸引着人类不断追寻答案。

BY: Paul Sutter, Universe Today

FY: AI

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