星系的平均寿命

把河外星系按距离分成不同的层次，每一个层次上有Nn个星系影像。由于光速有限，夜晚星空中那些光点，虽然同时射入我们的眼帘，我们既看到了地球相对近处的真实星系，也看见了远方已经不存在的过去的星系，我们看见的只是它们的过去。

不论相隔多远，只要星系的光亮度能在地球上观察到，有限的光速就会把过去的景象送到地球。假设初期宇宙时间为0，t＝0。每一层分解后星系的与初始星系的平均距离为

R＝vT

T为宇宙年龄，可以认为是宇宙层层分解过程的年龄，v为天体星系之间分离速度。由于宇宙是层层分解，上一层的星系分解为下一层后，上一层就不存在了，各层中星系存在的时间取平均数，则有

T＝nTn

在上式中，n为分层次数，即星球换代次数。Tn为分层的平均时间，Tn是各代星球体系的平均寿命。1929年，哈勃提出了银河系以外星系远离地球的退行速度v与星系离地球点距离R成正比关系。由哈勃定律可知

v＝HR

在上式中，v可以认为是任一分层星系与初始星系之间分离速度，R为分层星系与初始星系的平均距离，H为哈勃常数。整理以上关系得到

T＝1/H        可视宇宙总估算年龄

Tn＝1/Hn  可视宇宙换代年龄

宇宙年龄是哈勃常数倒数，n代星系的平均寿命是换代数n乘以哈勃常数的倒数。哈勃常数值以千米每秒-百万秒差距(km/s.Mpc)为单位量度，其中百万秒差距是天文学常用的长度单位：

1Mpc＝3.084×1019km＝3.60×1061y

在实际观察中，哈勃常数H值有一直争议，最新研究在50km／s·Mps与90km／s·Mps之间，教科书取值为

H＝63.0km／s·Mps＝19.3mm/s·1y

带入可视宇宙换代年龄公式，有

Tn＝1/ n19.3mm/s.ly

当n＝1时，表示1代。Tn ＝T，T的值为15×109y。若n＝2，表示第2代，换代年龄为9.5×109y，若n＝m，则有

Tn＝15×109y／m

由上式可知，当前银河系以外星系的实际年龄可能比宇宙星系总估算年龄小。由于光速有限，一些在宇宙中已经不存在的星系还在被我们看见。

设初始星系光波指向地球的距离R为：

R＝cTc

在上式中c为光速，Tc为光波到达地球的时间，R为初始星球与各层星球体之间的平均距离。由于已知R＝vT，而vT＝cTc，，又因为T＝nTn，则有

Tc/Tn=nv/c

在上式中，Tc为初始星系光波到达地球的时间，Tn是星系的平均寿命，n为星系换代数，v为星系退行速度，c为光速。当nv/c＞1，表示Tc＞Tn，初始星系年龄比它所发射的光到地球的时间短，当我们看见初始星系时，它已经不在宇宙中。当nv/c＜1，表示Tc＜Tn，在Tn期中地球看到初始星系还在宇宙中。由于观察到的银河系外的星系退行速度v小于光速，如果换代数为1，或者比较小，那么，观察到的星系都还存在。如果换代次数多，n充分大，那么许多星系已经不存在了。同理，如果星系退行速度超过光速，当我们看见它时，它的寿命已经结束了。

可见，nv／c＝1是宇宙星系的一个生死界限。大于1的星系都已不存在，小于1的星系还存在。

本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。