#天文#宇宙终极谜题之一：发生大爆炸前，它原本有多大？( 二 )
但还不止这些！
文章图片
文章图片
图像来源：欧洲宇航局
如果你知道宇宙是由什么组成的 ， 那就是:
0.01% -辐射(光子)
0.1% -中微子(质量大 ， 但比电子轻100万倍)
4.9%——正常物质 ， 包括行星、恒星、星系、气体、尘埃、等离子体和黑洞
27%—暗物质 ， 一种通过引力相互作用但与标准模型中的所有粒子不同的物质
68%——暗能量 ， 导致宇宙加速膨胀 ，
我们可以利用这些信息来推断过去宇宙中任何一点的时间 ， 并找出当时不同的能量密度组合 ， 以及在这一过程中任何一点的能量密度有多大 。
所以为了你 ， 乔 ， 我做了这些事 。(并用对数刻度来表示 ， 这样信息更丰富 。)
文章图片
文章图片
图像来源：E·西格尔 在不同的时间里宇宙中不同的能量组成 。
正如你所看到的 ， 最新的进展是暗能量在当今世界可能很重要 。在宇宙历史的前90亿年的大部分时间里 ， 物质——以正常物质和暗物质的组合形式——是宇宙的主要组成部分 。但在最初的几千年里 ， 辐射(以光子和中微子的形式)甚至比物质更重要!
我提到这些是因为这些不同的成分：辐射 ， 物质和暗能量 ， 它们都以不同的方式影响着宇宙的膨胀 。尽管我们知道今天的宇宙在任何方向上都有461亿光年 ， 但我们需要知道过去每个时代的确切组成 ， 才能计算出在某个给定时间上它有多大 。这就是它的样子 。
文章图片
文章图片
图像来源：E·西格尔 ， 宇宙的大小(以光年为单位)与宇宙的年龄(以年为单位)之比 。
追溯到过去 ， 可能你会欣赏这里一些有趣的里程碑:
可观测宇宙的半径大概是3岁的时候 ， 银河系的直径是10万光年；
当宇宙形成一年时 ， 它比现在要热得多 ， 密度也大得多 。它的平均温度超过200万开尔文 。
当宇宙诞生一秒钟时 ， 它热的以至于无法形成稳定的原子核;质子和中子处于热等离子体的海洋中 。而且 ， 如果我们今天把它画成围绕太阳的样子 ， 整个可观测宇宙的半径就会包括离我们最近的7个星系 ， 最远的是罗斯154 。
宇宙曾经只是地球到太阳的半径 ， 这发生在宇宙大约是1万亿分之一（负的10到负12次方）秒的时候 。当时宇宙的膨胀率是现在的1029倍 。
如果我们愿意的话 ， 我们当然可以更进一步追溯到暴胀刚结束的时候 ， 也就是导致大爆炸的时候 。我们喜欢把我们的宇宙推回一个奇点 ， 但是暴胀消除了这个需要 。相反 ， 它以一段指数膨胀的时期取代了过去的不确定长度 ， 它通过产生一个我们认为是我们所知宇宙开始的炽热、稠密、膨胀状态而结束 。我们与暴胀的最后一小部分有关 ， 大约在10-30秒到10-35秒之间 。无论是当暴胀结束 ， 还是大爆炸开始的时候 ， 我们都需要知道宇宙的大小 。
文章图片
文章图片
图像来源：美国宇航局（NASA）/威尔金森微波各向异性探测器科学团队
同样 ， 这是可观测的宇宙；真正的“宇宙大小”肯定比我们能看到的要大得多 ， 但我们不知道有多大 。斯隆数字巡天和普朗克卫星的最佳极限告诉我们 ， 如果宇宙真的弯曲回到或者接近原来的样子 ， 我们能看到的部分与“未弯曲”的样子是如此难以区分 ， 以至于它至少是可观察部分半径的250倍 。
推荐阅读
- 恋云|每个恒星系都是太空中的一座孤岛
- SpaceX|5月31日SpaceX载人任务实现首飞，发射成功对探索宇宙有何启示？
- 天文在线|为什么至今只有美国往返过月球？下一个是否会出现在亚洲？
- 天文在线|为何相对于其他力万有引力这么小—理论物理史中悬而未决的难题
- 宇宙科普档案|如果突破了土星的洛希极限，掉入土星的过程中，能看到什么景象？
- 壹观察|夜拍12星座，手机行业的天文望远镜是如何炼成的？
- 宇宙印象|史上最快的人造物体：4克航天器被加速到20%光速，通信一次需8年
- 第一财经|太空投资成新宠, 为什么创造历史的只有“宇宙网红”马斯克？
- 手机|外界猜测？库克推迟发布会，安卓和iOS之间的终极一战？
- c114通信网|手机界的天文望远镜，超感光夜拍荣耀30系列化身“星空艺术家”