最遥远的恒星，距离地球280亿光年，为何光传到地球只用129亿年？

　　哈勃太空望远镜自从开始启用后，就给人类带来了许多的惊喜。举个例子，1995年，有个组织决定用哈勃望远镜朝着天空中，最暗的一个天区进行长达10天的曝光，就是下图中黄色边框的这一小块区域。
　　当时的天文学家十分愤怒，因为哈勃望远镜作为珍贵的观测资源，天文学家们都在排着队等着使用这个望远镜来完成科研项目，可却要用来拍摄最暗的天区，在他们看来这无疑是在浪费资源，根本不会有什么成果。可是随着拍摄照片的公布，整个天文学界都震惊了。因为就在这么小的一个区域内，哈勃望远镜拍摄到了3000多个星系，下图中每一个小点都是一个和银河系同等级别的星系。
　　随后在2003年，哈勃望远镜又进行了一次尝试，这次朝着天炉座的一小片区域进行了长达4个月的观测，结果拍到了10000多个星系。
　　哈勃望远镜的这几次尝试，一次次颠覆了天文学家对宇宙的看法。2022年3月30日，《自然》（nature）杂志上刊登了一项利用哈勃望远镜观测的研究成果，这次哈勃望远镜又给科学家带来了新的惊喜。
　　这个惊喜就是哈勃望远镜观测到了一颗遥远的恒星，并把它命名为： 埃伦德尔 （Earendel），这个单词＂Earendel＂是个古英语单词，它的原意是＂晨星＂或＂冉冉升起的光芒＂。
　　埃伦德尔是迄今为止观测到的距离我们最远的一颗恒星 ， 距离地球280亿光年 ，打破了哈勃在2018年创造的观测记录。
　　研究团队经过研究发现，这颗恒星的质量可能比我们的太阳大50到500倍，亮度可能是太阳的数百万倍。
　　这颗恒星大概是在宇宙大爆炸9亿年后诞生的。而我们要知道的是，根据宇宙学的研究，宇宙大爆炸大概诞生在137.99（  0.21）亿年前，为了方便，我们可以近似看成是138亿年前。
　　那么这就意味着，这颗恒星是诞生于129亿年前，而我们观测到它的星光正是在它诞生的时候，也就是说， 这个星光传播了129亿年前， 抵达地球，然后被哈勃望远镜观测到了。
　　那这就会带来一个巨大的悖论。我们都知道， 根据爱因斯坦的相对论，光速不变原理可以推导得到，物质、能量和信息传递的极限速度是光速，也就是近似3*10^8m/s 。
　　这个恒星的星光只用了129亿年就传到了地球，照理说，129亿年，只够光跑129亿光年的，而这颗恒星现在距离地球是280亿光年，整整多出了151亿光年。而光还不能变得更快，那么多出来的151亿光年到底是咋来的？难道是爱因斯坦的相对论错了吗？
　　宇宙大爆炸
　　要了解这个问题，我们还得从宇宙大爆炸理论说起。相信很多人第一次听说宇宙大爆炸都会觉得这个理论有点离谱，甚至有点胡扯的意味。可是在近100多年来的发展中，宇宙大爆炸已经成为了主流的科学理论，是天文学分支中宇宙学的一个基石性理论。
　　这个理论的起源也和爱因斯坦有关。话说当初爱因斯坦在1915年提出广义相对论时，就得到了一个很奇葩的方程。这个方程意味着宇宙应该是随着时间变化而发生变化的，也就是说，宇宙是动态的，不是静态的。
　　但是爱因斯坦认为，宇宙在大尺度上就应该是静态的。于是，他按照自己的意愿往方程里加了一个参数： 宇宙常数 ，只要参数取值合理，那宇宙就会在大尺度上静态。
　　不过，后来一些科学家认为，这个做法不靠谱。不仅如此，还有人拿出了证据，巧的是这个人就是天文学家 爱德温·哈勃 ，哈勃望远镜就是以他的名字命名的。
　　哈勃一直观测银河系外的星系，他就发现一个奇怪的现象，这些星系绝大多数都在远离我们，而且距离越远，远离的速度就越快。那这能说明什么呢？
　　这个事情说明： 宇宙应该是在膨胀的 ，如果只是天体自己在运动，星系应该是有的在远离我们，有的在靠近我们，不可能出现哈勃发现的这种现象。也就是说，哈勃直接从观测的角度证明了宇宙应该是动态的。
　　后来，一群以伽莫夫为代表的核物理学家在前人的基础上，做出了宇宙大爆炸模型。他们认为按照哈勃的观测来看，如果逆着时间倒推回去， 宇宙应该是起源于一个＂奇点＂的大爆炸，随后宇宙的空间开始剧烈的膨胀 。
　　这些核物理学家还提出了两大证据，一个是宇宙大爆炸留下的＂余温＂： 宇宙微波背景辐射 ，一个是宇宙的元素质量比例： 氦元素丰度 。后来，这两个关键证据也被科学家们找到。这才使得宇宙大爆炸成为了主流的科学理论。
　　后来，宇宙大爆炸理论又经历了多次进化和迭代，成为了宇宙学中标准宇宙模型的基础。根据现在我们对于宇宙大爆炸的了解，我们知道，宇宙在诞生之后的一秒内发生了很多事情，其中有一个事情就是： 空间的剧烈膨胀 。
　　由于空间不是物质、信息、能量，它是不受光速限制的，是可以超光速的。而在宇宙早期，膨胀速度也异常的猛烈，比如，根据科学家阿兰古斯等人的研究，宇宙经历过暴胀时期，此时的膨胀是呈指数增长的， 从大爆炸后10^( 36)秒开始，持续到大爆炸后10^( 33)至10^（ 32）秒之间，宇宙经历了100次加倍，变大到了原本的10^30倍。
　　不仅如此，在过去的138亿年里，宇宙是一直都在发生膨胀的，膨胀到现在，依然还在膨胀。而且根据1998年两个科研团队的研究来看，宇宙大概40亿年前，从原本的减速膨胀，转变成了加速膨胀，这两个科研团队的主要成员因此获得了2011年的诺贝尔物理学奖。
　　需要考虑宇宙膨胀
　　所以，这颗恒星的星光虽然是经历了129亿年才抵达地球，但如果我们考虑到宇宙膨胀效应，那么结果就完全不同了。根据研究团队的研究发现，这颗恒星是在宇宙年龄的6%时诞生的，当时它距离银河系的距离是40亿光年。
　　而此时它产生的一部分星光就朝着银河系传过来，但由于宇宙一直在膨胀，所以虽然当时的距离只有40亿光年，但这光整整跑了129亿年才抵达地球，而此时由于空间膨胀也在带着这颗恒星退行，所以在过去的129亿年里，它也在逐步离我们远去，根据测算，它现在的位置已经退行到了距离我们280亿光年的位置。
　　不仅如此，这颗恒星还会继续退行，离我们越来越远。中国先秦诸子中有一位名为：尸子。他就曾经在他的著作《尸子》中有过一段对于宇宙的描述：
　　上下四方为宇，古往今来为宙。
　　意思是＂宇＂指的是空间，＂宙＂指的是时间，宇宙就是空间和时间的集合，这已经比较接近于现代科学对于宇宙的定义了。
　　这也给我们一个启示，在了解宇宙的一些现象时， 空间和时间两个维度都是重要的参数，不同的时间对应着不同的空间，反之亦然。
　　根据现在的科学理论，最早的一批恒星应该是诞生于宇宙大爆炸发生后2亿年前后，也就是说距今136亿年前后。
　　所以，虽然这颗恒星已经是我们观测到距离我们最远的恒星，但理论上还存在着很多距离更远的恒星，只是由于技术等原因，我们还没有观测到它们的存在。
　　哈勃望远镜已经服役了30多年，而它的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜已经成功发射，抵达预定地点，并拍摄了一些照片。或许，在未来，詹姆斯·韦伯太空望远镜可以观测到那些距离我们更遥远的恒星。
　　#宇宙# #地球#