宇宙规模展现显著状态

宇宙远比我们想象的要宏大得多

可观测宇宙的直径为920亿光年。这些图片让我们直观地感受到它的巨大规模。

从一种预先存在的状态出发，暴胀理论预言，随着暴胀持续进行，将不断产生一系列宇宙，每个宇宙都与其他宇宙完全隔绝，彼此之间被持续暴胀的空间所分隔。我们所在的宇宙，便是其中某个气泡——即暴胀在此处停止后演化形成的——其初始熵密度极低，但整个过程始终严格遵循热力学第二定律。

在这里的地球上，我们整个星球的直径略小于13,000千米，大约比单个人类个体的尺寸大七个数量级。但是当我们向上观察，面对越来越大的尺度时，我们会发现恒星、恒星系统、星团、星系、星系团以及更多结构，向我们展示了人类，甚至行星尺度是多么微不足道。尽管我们已经了解了很多，可观测宇宙的广阔深渊比我们所能观测到的一切总和都要大。这些图像展示了我们的宇宙在真正宇宙尺度上的巨大程度。

人类在宇宙中只是大海中的一滴水。

这张由国际空间站上的宇航员凯伦尼伯格在2013年拍摄的照片显示了马斯卡雷涅板块南部地区两个最大的岛屿：前景中的留尼汪岛和部分被云层覆盖的毛里求斯岛。要从国际空间站的高度看到地球上的一个人类，需要一台像哈勃望远镜一样大的望远镜。人类的尺度小于地球尺度的15000000，但地球仅仅是宇宙海洋中的一滴水，直径只有略超过10000千米。图片来源：NASA凯伦尼伯格

我们文明的全部经历——除航天飞行外——都局限于地球本身：直径约13000公里。

这段地球的景象由美国国家航空航天局（NASA）的信使号探测器拍摄，该探测器曾多次飞掠地球和金星，以降低自身速度，最终抵达其目标——水星。信使号上的水星双成像系统（MDIS）中的广角相机拍摄了数百张照片，并将这些图像拼接成一段图片，记录了信使号离开地球时的视角。地球是一个扁球体，大约每24小时绕其轴自转一周，同时沿着椭圆形轨道绕太阳运行。图片来源：NASA信使号探测器

其他行星的体积通常比地球大数千倍。

在太阳系的八大行星中，四颗气态巨行星的密度最低，均低于最轻的岩石行星火星的一半，其中土星的密度甚至低于水。

Starsbarelyoutsizethelargestplanets,butfrequentlygetmuchlarger. 说明：原句中stars和largestplanets之间的比较关系是基于大小的，但frequently表示频率，强调了这种现象的普遍性。如果要改写为非时效性的内容，可以调整句子结构，使其更符合现代语言习惯，同时保持原意不变。

棕矮星，质量大约在0.013至0.080太阳质量之间，会将质子与氘核或氘核与氘核融合成氦3或氚，维持与木星相似的大小但拥有更高的mass。红矮星稍大一些，并开始质子protonfusion，然而即便是这里展示的类似太阳的星体也未按比例绘制；它直径约为低质量星的7倍。在这个宇宙中，stars的diameter最大可达ourSun的nearly2000倍。 CreditNASAJPLCaltechUCB

最大的超巨星直径可达数十亿公里以上。

这幅插图展示了一些已知体积最大的恒星，并以土星（棕色椭圆轨道）和海王星（蓝色椭圆轨道）的轨道作为尺寸参照。从左至右依次为：最大的蓝超巨星、黄超巨星、橙超巨星，以及目前已知体积最大的两颗红超巨星——UYScuti与Stephenson218。这些最大恒星的直径约为太阳的2000倍，但其表面温度差异极大，最低仅数千开尔文，最高可达约20万开尔文（如某些沃尔夫–拉叶型恒星）。来源：SkyFlubblerWikimediaCommons

他们与最重超新星黑洞的事件视界规模相当。

这张图展示了OJ287系统中两颗相互绕转的超大质量黑洞事件视界的相对大小。较大的黑洞质量约为180亿个太阳质量，其事件视界半径是海王星轨道半径的12倍；较小的黑洞质量约为1.5亿个太阳质量，其事件视界半径大约相当于小行星谷神星绕太阳运行的轨道半径。目前已知最重的黑洞质量也仅比OJ287的主黑洞重几倍（因此半径也只大几倍）。图片来源：NASAJPLCaltechR.Hurt(IPAC)

但即使是最大的单个物体，也无法与扩展的、聚合的系统抗衡。

一个对数距离图，展示了行星、旅行者号探测器、奥尔特云以及我们最近的恒星——比邻星。如果我们设想不断建造更大规模的粒子加速器，每将半径扩大十倍，能量就能提升十倍，但通常需要付出成本增加一百倍的代价。在行星和恒星尺度上，这种增长会迅速变得难以承受。信用：NASAJPLCaltech

在每个恒星系统周围，都存在着类似奥尔特云的结构，其范围可延伸至数光年之遥，即数万亿千米。

一张展示围绕太阳的内奥尔特云和外奥尔特云的示意图。内奥尔特云呈环状，而外奥尔特云则呈球形。外奥尔特云的真实范围可能不足1光年，也可能超过3光年，但目前仍存在极大的不确定性。任何经过奥尔特云的大型天体都有可能对其附近的天体产生显著的引力扰动。图片来源：PabloCarlosBudassiWikimediaCommons

恒星themselves聚集在一起形成巨大的银河系集合体。

Withinthisdensestarfield,atleft,afewcandidatemembersofanindividualstructure,eitheraglobularclusterremnantoraverylowmassdwarfgalaxy,canbepulledoutbysortingthestellarpropertiesoftheobjectsinsideofit. CreditCFHTS.GwynS.Smith 【

最小的星系拥有数千颗恒星，跨度达数百光年。

阿贝尔2029号巨型星系群核心区域包含IC1101号星系，其跨度长达5.5至6.0百万光年，内含超过万亿颗恒星，所含总质量接近万亿颗恒星，是该星系群中按多数指标所认定的最大星系。对包含所有阿贝尔星系群中亮度最高的星系开展调查，发现其运动状态与宇宙微波背景辐射的dipole现象不符。图源：数字化天空神图；NASA

最大的galaxies含有超过1万亿颗恒星。

从最小到最大的星系组合图，按（近似）实际尺寸展示。位于阿贝尔2029星系团中心的巨椭圆星系IC1101，是目前已知体积最大的星系之一，其恒星分布范围远超银河系或仙女座星系（或其他任何旋涡星系），甚至显著大于其他典型的巨椭圆星系。图片来源：E.Siegel

类星体喷流的尺度更大：波尔菲里翁跨度达前所未有的2400万光年。

该图片展示了吡咯菌，其规模及各条接收波长（包括LOFAR与GMRT）所观测到的特征。这是迄今最大规模的黑洞喷流系统。（图片来源：SusanneLandis与KonradRappaport（科学传播实验室））

在更大尺度上，星系会相互聚集，形成规模可达数十亿光年内的结构。

银河系群MACSJ1149.5223是宇宙中最大的束缚结构之一，其光线历经超过50亿年才能抵达我们所在的位置，属于规模极为庞大的天体结构。在更大的尺度上，邻近的星系、群系与类群可能与其相关联，但此类结构因暗能量作用正逐渐与母群分离。超级结构仅为观测上可见的形态，而真正具备约束力的最大类群仍可延展数百万至数百万光年，甚至达到数百万光年。（

最大的超星系团、宇宙空洞和纤维状结构——尽管并非引力束缚系统——延伸尺度可达14亿光年。

斯隆巨墙是宇宙中已知最大规模的明显结构之一，尽管它可能只是暂时存在的现象，其跨度约为13.7亿光年。它或许仅仅是多个超星系团偶然排列的结果，但观测数据明确表明，它并非一个由引力束缚的单一结构，因为暗能量正推动其中的星系彼此分离。图中右侧展示了斯隆巨墙内星系的分布情况。

整体而言，我们的可观测宇宙约为920亿光年。

我们可观测宇宙的范围（黄色区域），以及如果我们今天出发、以光速航行所能抵达的最远范围（品红色区域）。可观测宇宙的边界为461亿光年，这是因为：在宇宙诞生至今约138亿年的演化过程中，那些最初发出的光如今才刚刚抵达我们的天体，由于宇宙持续膨胀，其当前实际距离已延伸至此。而此刻发生在我们周围约180亿光年半径范围内的任何事件，最终都将对我们产生影响；超出这一距离的事件则永远无法影响到我们。每年，大约有2000万颗恒星因宇宙膨胀而越过这一临界距离，从未来可影响变为永远不可影响。

可观测宇宙之外的宇宙至少是其数百倍大小

这段模拟展示了宇宙在实际宇宙视界尺度上的大尺度结构：横跨约930亿光年。在这个尺度上，即使是最庞大的宇宙结构也仅表现为微小的点状特征，这充分体现了宇宙在最大尺度上的均匀性、平滑性和各向同性。图片来源：E.Siegel

据我们所知，宇宙甚至可能是无限的。

我们可以想象，从我们的宇宙诞生时的条件出发，可能产生了极其众多的不同结果。我们宇宙中的每一粒粒子——总共约10^90颗——在漫长的岁月中经历了各种相互作用和演变，最终形成了今天我们所知的一切复杂现象，包括我们的自身存在。如果这种可能性足够多，那么类似的事件可能反复发生，从而形成一种无限平行宇宙的情景，这些宇宙包含了所有可能发生的结局，也涵盖了我们自己的宇宙未曾走过的那些路径。

大部分沉默星期一用图片和视觉效果讲述一个天文故事，文字不超过200字。

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