从太阳发出的光有多远?

时间:2022-05-06 10:27:59   作者:
第一束光可以穿越46亿光年。太阳的年龄是46亿年,所以它一直在发光。巧合的是,太阳的年龄只有宇宙的三分之一。宇宙有138亿年的历史,太阳是92亿年形成的,是今天的2/3岁。

所以第一束光走了多远是一个微妙的问题,因为宇宙在过去的46亿年里一直在膨胀。这是光传播时间距离的等价物,这是考虑到膨胀的移动距离。这是两个星系之间的距离根据哈勃定律v = H*d其中v是速度,H是哈勃参数d是现在两个星系之间的距离。

对于小的红移v = c*z,但在较大的红移时,这就行不通了,需要一个更复杂的公式。

我用H = 69作为哈勃的参数,0.29作为OmegaM的质量分量(暗能量是0.71),然后按下了平坦宇宙的按钮。z = 0.43的值产生的光旅行时间是太阳年龄的4.6亿年,宇宙的时间是13.8亿年。它还产生了55亿光年的运行距离,即55亿光年。

从太阳发出的光有多远

考虑一个红移的星系,它现在移动距离5.5亿光年,因为宇宙一直在膨胀。但过去发出的光离地球更近,距离约为5.5/(1+z) = 5.5/1.43 = 3.8 Gly。1/(1+z)项是表示宇宙过去小多少的相对尺度参数。另一个星系的平均距离是4.6 Gly,开始的时候比较小,现在比较大。

以z = 0.43发出的光刚刚到达了地球,因为在光从离我们3.8 Gly远的源头传播的过程中,宇宙一直在相对论性地膨胀。

这意味着那个星系中的一颗恒星在46亿年前可能会发出光,现在会到达我们这里。相反,太阳诞生时发出的第一束光刚刚到达那个星系,红移为0.43。所以答案是,太阳的光在其生命周期中向各个方向扩散,并且已经到达了我们测量到的红移z小于等于0.43的星系。

一些光被气体和尘埃拦截,特别是在银河系的平面上,但如果它冲出这个平面,它很有可能到达一个最大的距离(天空是黑色的,我们可以看到比z = 0.43更远的星系)。我们的太阳是平均光度的,在那样的距离上,它自己无法分辨,用我们目前的仪器,它将与银河系中的其他恒星一起贡献它的光。

绝大多数到达地球的光子都是由光球层发出的。这是一个薄到可以让光线穿过的区域,但又厚到可以成为等离子体并发出光。一些光在该层被吸收并重新发射几次。当然,它飞行了大约500秒到达地球,也就是大约1.5亿公里。你可以讨论能量从核心到光球层需要多长时间。辐射被吸收和再释放的次数非常之多,但把它说成同一种辐射未免太学究了。

所以我猜你的问题应该是来自太阳的光进入太空的距离有多远,我们知道这已经发生了46亿年,以当前年份计算。这就意味着光已经走过了46亿光年。这是正确的。但你的问题可能是“一个外星生命形式能在多远的地方看到我们太阳的光?”

一开始,你可能会考虑到空间的膨胀,得到150亿光年。我们称它为4gpc (giga parsecs)。但你会想,JWST望远镜能看到多远的太阳?太阳大约是5级恒星,距离为10秒差距。在GPc上,太阳是45等恒星,刚好超出了JWST等效望远镜的极限。但在这个距离上,太阳只是与银河系中所有其他恒星融为一体,无法与它们区分开来。

在距离太阳约500万秒差距的地方,JWST望远镜仍然可以将太阳与其他恒星区分开来。人们想象制造任意大的望远镜,但这在物理上是不可能的。声音从望远镜的一端传到另一端需要很长时间如果你对望远镜有所了解你就会知道这种情况下望远镜是没用的。望远镜不再作为一个单独的仪器工作了。

人们还设想,一组干涉式望远镜可以用来分别成像太阳和其他恒星。这些人相信大众媒体的夸张。在现实生活中,侧叶会阻止它工作。最终,利用我们宇宙中的物理定律,我们可能无法获得比纳米弧度分辨率更好的分辨率。(编者按:人们希望,围绕在形成良好的恒星周围的引力透镜效应的效果会好上一百万倍。)如果是这样的话,那么将太阳与银河系其他恒星区分开来的物理极限将略高于一个GPc。
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