宇宙的星星非常遥远,但为什么我们一眼就可以看得到?
我们之所以能看到几百光年之外的星星,是因为它们的光进入了我们的眼睛。 虽然光年是天文学上的距离单位。 光年是指光在一年中经过的距离。 但是,相反也可以这样理解。 一光年外的星光到达地球需要一年。 所以我们看到的是那一年前的样子。
光的传播需要时间。 夏天经常下雷雨。 远处天空打雷时,我们先看到打雷,几秒钟后能听到咕噜咕噜的雷声吗? 为什么会这样呢? 为什么这么说呢,因为光和音的传播需要时间。 光在空气中传播的速度接近每秒30万公里,所以来自闪电的光到达我们眼睛的时间是瞬间的。 声音在空气中的传播速度为每秒340米。 比光速慢得多。 因此,即使雷声和闪电同时发生,由于声音的传播速度比光速慢得多,我们也可以先看到闪电,然后切断时间再听到雷声。这个例子表明声音的传播需要时间。 同样的道理,光的传播也需要时间。 因为在地球这样小的空间里我们感觉不到传播所需的时间,所以我们认为所看到的一切都发生在现在。 但是,在宇宙尺度上,时间会变得明显。
月球距离地球384000公里,所以月光到达地球需要一秒多的时间。 我们看到的月亮是一秒前的月亮。 太阳距离地球1亿4900万公里,太阳光到达地球需要8分钟以上。 我们看到的太阳是八分钟前的太阳。 织女星距离地球25.3光年,也就是说很多。 来自织女星的光需要在宇宙中行驶25年3个月以上。 北极星距离地球434光年,我们看到的是434年前的样子。在宇宙中的几颗距离我们几亿光年的星星上,当他们发出的光到达地球被我们看到时,实际上可能已经不存在了。
这是个非常有意思的问题。
根据科学家的测量数据,目前人类肉眼可以看到的最远的星球离地球有75亿光年。科学家们将这颗特别的星球命名为伽马射线暴GRB 080319B,它的光芒被发现于2008年,之所以人类肉眼能够看见它,主要就在于光是能够直线无限传播的,事实上,或许可能还有更远的星球能够被人类看见,只不过是由于被暗物质、黑洞等吞噬,才让得人类没有发现它们的存在,不过,75亿光年是何等的概念?这必然不用多说,但它真的是一颗星球吗,这并不是一定一定的,毕竟诸多东西都是人类的推测和猜测而已。
其实不是我们的肉眼一秒可以看到这个几十亿光年之外的星球,而是这个星球的光跑了几十亿年被我们捕捉到了,在涉及到光速的问题上,有两个不能忽视的因素:时间和空间。既然是距地球75亿光年的星球,也就是说,我们肉眼看到的是这个星球75亿年发生的事,而我们观察到的这光的同时,这个星球的现状到底是怎么样,仍是一个未知之数。
人类肉眼看到的星星
在很多人的常识中,我们能否看见一个物体,很大程度上取决于我们与物体的距离,一个物体拿到足够远后我们肉眼就看不清了,当然距离只是其中一个因素,物体的亮度也是影响我们能否看到它的重要因素,这在天文学上尤其明显。
行星
我们在万里无云的夜空下,可以看见密密麻麻星星,还有一条明暗相间的银河,在这些星星中,有少数几个是我们太阳系内的行星,比如金星、水星、火星、木星、土星,在特殊时候我们都可以肉眼看见。
天王星的视星等为6.07,处于人类肉眼能看见的极限边缘,在特殊条件下,视力好的人是可以肉眼看见天王星的,这也是人类能肉眼看见的最远行星,与地球的距离大约为25亿公里。由于行星不发光,所以再远的行星就无法肉眼看见,我们只能借助天文望远镜来观测。
恒星
宇宙中最显眼的天体是恒星,恒星发出耀眼的光芒,可以传播到很远的地方。
在夜空下,我们肉眼能看见的恒星大约有6000颗(南半球+北半球),其中最亮的当属天狼星,视星等高达-1.46,也是全天外除太阳外最亮的恒星,如果我们用天文望远镜观察,会发现天狼星其实是一个双星系统,由一颗蓝矮星和一颗白矮星组成,距离地球8.6光年。
在大约6000颗肉眼可见的恒星中,其中绝大部分与地球的距离不超过5000光年,最远的距离地球大约1万光年,当然亮度已经变得非常低,比如:
(1)海山二,距离地球7500光年,当前视星等为4.3,在1843年时海山二出现一次伪超新星爆发,当时视星等一度达到了-0.8。
(2)HD 91619恒星,位于天鹅座,视星等6.09,距离地球1.36万光年。
(3)HD 188209恒星,视星等5.6,距离地球1.48万光年。
星系
我们位于的银河系,是一个由近2000亿颗恒星组成的巨大天体系统,在我们可观测宇宙中,还有数万亿的星系,虽然一颗恒星的亮度非常有限,但是数以千亿计的恒星组成的星系,亮度就非常可观了。
比如在南半球的夜空,我们很容易看到大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,它们分别距离地球16万光年和20万光年,两者都属于我们银河系的卫星星系。
在北半球,合适的时候我们还能肉眼看见仙女星系,仙女星系距离地球254万光年,视星等3.44,仙女星系也是我们本星系群中最大的星系。
仙女星系有个卫星星系叫做三角座星系,距离地球大约300万光年,视星等5.72,也基本在人类肉眼可见的极限边缘,在特殊时候肉眼也能隐约看见,这是人类能肉眼看见的最远星系。
其他天体
在我们宇宙中,还有一些突发事件,会导致某些天体的亮度瞬间变得相当高,比如超新星爆炸,不明原因的伽马射线暴等等。
在2008年3月19日,美国雨燕空间探测器捕捉到一次名为GRB 080319B的伽马射线暴,数据分析显示,此次射线暴在可见光波段的视星等在5~6之间,也就是说,如果当时有人在夜空下刚好朝这个方向观看,是有可能看到此次事件的,但是持续时间只有半分钟,而该事件对应的天体距离地球75亿光年,这也是人类肉眼可见的最远天体。
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