Ако Вселената се разширява завинаги и ако е пълна със звезди, защо нощното небе е тъмно? Това е въпрос, който са зададени от философи и учени още от древността. Точно както наблюдател вижда дървета във всички посоки, когато стои в гора, така и всяка гледка в безкрайна вселена трябва да завършва с мигване на звезда. Нетният резултат трябва да бъде небе, огряно с небесна светлина. Не само нощното небе трябва да бъде толкова светло, ако не и по-светло, отколкото през деня, но топлината от всички тези слънца трябва да е достатъчна, за да заври земните океани! Следователно звездната сцена, изобразена в поразителната картина, придружаваща тази статия, би трябвало да изглежда като липсващи звезди в сравнение с погледа в Космоса по-горе.
Едгар Алън По размисли за този пъзел в работата си от 1850 г., озаглавена „Силата на думите“. Той нарича комбинирано осветление, излъчвано от небесна светлина, като „златните стени на Вселената“. Например, наблюдател в гора вижда екран на дървета, защото гората продължава по-далеч от фоновата граница - средното разстояние, на което зрителната линия се прекъсва от дърво. По същия начин, от всяка точка на безкрайна Вселена, изпълнена със звезди, звездите, които са близо, трябва да припокриват звезди, които са по-далеч, докато всеки квадратен сантиметър от гледката не бъде изпълнен със светлината от далечно Слънце.
Настоящите оценки поставят броя на звездите във Вселената на 70 секстилиона (70 000 милиона милиона), въз основа на проучване от 2003 г., извършено от австралийски астрономи. Това е десет пъти повече от броя на пясъчните зърна на всички земни плажове и пустини, комбинирани и със сигурност повече от достатъчно, за да запълни цялото небе със звездна светлина!
Но нощното небе не се крие в светлината на Вселената, така че ранните теоретици спекулират, че или звездите са били ограничени по брой, или светлината им някак не е успяла да достигне Земята. Когато беше открит междузвезден прах, някои смятат, че причината е открита. Но изчисленията бързо показаха, че ако праховите частици поемат цялата липсваща звездна светлина, тогава частиците прах сами по себе си ще започнат да светят.
Отговорът най-накрая беше обяснен с последици от теорията на относителността на Алберт Айнщайн.
Някъде между десет и двадесет милиарда години Вселената се е образувала от събитие, наречено Голям взрив. Защо се е случило и какво е предшествало, остават най-дълбоките мистерии, но че се е случило сега изглежда доста неопровержимо за повечето в научната общност. Цялата материя и енергия - по същество всичко, което някога е било, е или може да бъде - беше ограничено до концентрирано, невъобразимо плътно състояние. Интересното е, че не беше така, сякаш всичко във Вселената беше изтласкано на някакво място, заобиколено от пространство, изпълнено с нищо. Всъщност това беше Вселената - цялата материя, енергия и цялото пространство, което те запълват. Външният му размер беше маловажен, тъй като нямаше външна повърхност; нищо не е съществувало извън него - това важи и до днес.
След това, поради причини, които все още се дискутират, това ядро на Вселената започна да се разширява с изключително бърза скорост, сякаш е преживяло експлозия. Това разширение никога не е преставало, всъщност скоростта му се е увеличила с времето! Повече за смисъла на нашата дискусия е фактът, че Вселената започна в определен момент във времето.
Друго значение за теорията на относителността помага да се обясни и нашето тъмно нощно небе. Светлината пътува с ограничена скорост, Въпреки това, той се движи толкова бързо, че скоростта му се изразява в разстоянието, което изминава през една година. Това е известно като светлинна година и през това време светлината ще премине 9,46 трилиона (9,46 Ã 1012) километри или 5.88 трилиона (5.88 Ã 1012) мили.
Пространството и времето са преплетени. Не можем да погледнем в космоса, без да гледаме и назад във времето. Пространството е огромно, а разделението между звездите е огромно. Например, средното разстояние между звездите е няколко светлинни години. Но това е близо в сравнение с други дължини, измерени от астрономията. Разстоянието от нашето Слънце до центъра на нашата Галактика е около 26 000 светлинни години или 260 трилиона километра! Разстоянието от нашата Галактика, Млечния път, до следващата най-близка галактика, разположена в съзвездието Андромеда, е над 2 милиона светлинни години. Това означава, че светлината, която виждаме тази вечер от Голямата галактика Андромеда (М31), оставена за Земята, когато на тази планета нямаше съвременни хора или Хомо Сапиенс, въпреки че нашата еволюционна линия беше добре установена. Разстоянието от Земята до най-отдалечения обект, галактика, забелязана от космическия телескоп Хъбъл, е около тринадесет милиарда светлинни години. Ние виждаме тази галактика, както изглеждаше преди да се формира нашата галактика!
И така, причината нощното ни небе да е черно, причината пространството да не е изпълнено със заслепяваща светлина е, защото голяма част от светлината от звезди, които изпълват небето, не е имала време да достигне Земята - много са толкова далеч, че те просто са неоткриваеми по това време. По този начин, въпреки че броят на звездите по същество е безкраен, броят на звездите, които можем да видим, е краен и това създава тъмни празнини в небето, които ние виждаме като необятността на пространството.
Има и няколко други фактора, които причиняват появата на пространство без осветление. Например много звезди изчезват или избухват с течение на времето и това премахва техния принос към количеството светлина във Вселената. Освен това, звездната светлина се намалява чрез изместване на червено - явление, пряко свързано с разширяването на Вселената. Червеното изместване е подобно на ефекта на Доплер, защото и двете включват разтягане на светлинни вълни.
Ефектът на Доплер описва движението на източник на светлина спрямо наблюдател. Светлината от обект, който се движи към наблюдател, се компресира към по-високи честоти или синия край на светлинния спектър. Светлината от обект, който се отдалечава, се простира към по-ниските честоти или червения край.
Червеното изместване няма нищо общо с движението на светлинен източник, а по-скоро с разстоянието, от което се намира източник на светлина от наблюдателя. Тъй като пространството се разширява във всички посоки, светлината от много отдалечен източник изминава все по-голямо разстояние и самото разширяващо се разстояние разширява дължините на светлинните си вълни към червеното. Колкото по-далечна е една галактика, толкова по-дълъг е пътят, който нейната светлина трябва да измине, за да достигне Земята. Тъй като разстоянието между галактиката и Земята също непрекъснато се увеличава, нейната светлина се разтяга към червения край на спектъра. По този начин светлината от много далечни галактики може да бъде изместена червено от видимия спектър в инфрачервения или отвъд това в царството на радиовълните. Следователно, червеното изместване също намалява степента на видима звездна светлина, която достига до Земята и прави нощното небе да изглежда по-тъмно.
Картината, представена с тази дискусия, е създадена от астронома Брад Мур от неговата частна обсерватория в близост до Мелбърн, Австралия по-рано тази година. Тази сцена е разположена в близост до мъглявината Голяма карина и е известна като NGC 3324. Освен това има общо име на Мъглявината на ключодържателя, а тя и мъглявината Ета Карина се намират на около 9 000 светлинни години от Земята в южното съзвездие Карина. Състои се от млад, ярък куп звезди, някои от които осветяват заобикалящата водород богата мъглявина и я предизвикват да свети.
Интересното е, че това също се нарича Мибрела Габриела Мистрал поради необичайното си подобие на чилийския поет, спечелен с Нобелова награда. Погледнете внимателно и можете да видите нейния силует в мъглявината.
Оттенъците в този изумителен образ обаче не са реални. На тях е възложено също да представят състава на материала, който съдържа този изглед. Кислородът е представен с червено, зелено показва наличието на водород, а сярата е изобразена със син оттенък. Тази картина изискваше 36-часова експозиция чрез 12,5-инчов телескоп Ritchey-Chretien Cassegrain и 3,5-мегапикселова астрономическа камера.
Имате ли снимки, които искате да споделите? Публикувайте ги във форума за астрофотография на Space Magazine или им изпратете имейл, а ние може да го представим в Space Magazine.
Написано от Р. Джей Габани
