Якщо Всесвіт розширюється назавжди, і якщо він повний зірок, чому нічне небо темне? Це питання, яке задавали філософи та вчені ще з античності. Подібно до того, як спостерігач бачить дерева в усіх напрямках, коли стоїть у лісі, кожна лінія очей у нескінченному Всесвіті повинна закінчуватися мерехтінням зірки. Чистим результатом має стати небо, що горить небесним світлом. Мало того, що нічне небо повинно бути таким же яскравим, якщо не яскравішим, ніж денне, але спека від усіх цих сонців повинна бути достатньою, щоб відкинути океани Землі! Тому зіркова сцена, зображена на вражаючій картині, яка супроводжує цю статтю, повинна виглядати відсутніми зірками в порівнянні з поглядом у Космос вище.
Едгар Аллен По роздумував над цією загадкою у своїй праці 1850 року під назвою «Сила слів». Він називав комбіновану ілюмінацію, випромінювану небесним світлом, як "золоті стіни Всесвіту". Наприклад, спостерігач у лісі бачить екран дерев, оскільки ліс продовжується далі, ніж фонове обмеження - середня відстань, на якій лінія зору переривається деревом. Точно так само з будь-якої точки нескінченного Всесвіту, наповненої зірками, зірки, які знаходяться близько, повинні перекривати зірки, які знаходяться далі, поки кожен квадратний дюйм погляду не заповниться світлом далекого Сонця.
По теперішніх оцінках кількість зірок у Всесвіті становить 70 секстиліонів (70 000 мільйонів мільйонів мільйонів), спираючись на опитування, проведене австралійськими астрономами у 2003 році. Це вдесятеро кількість піщаних зерен на всіх пляжах і пустелях Землі разом, і, безумовно, більш ніж достатньо, щоб наповнити все небо зірковим світлом!
Але нічне небо не замикається у світлі Всесвіту, тому ранні теоретики припускали, що або зірки були обмежені в кількості, або їх світло якимось чином не вдалося досягти Землі. Коли виявили міжзоряний пил, деякі думали, що причина була знайдена. Але, підрахунки швидко показали, що якщо пилові частинки поглинають все відсутнє зоряне світло, то частинки пилу самі почнуть світитися.
Відповідь нарешті було пояснено наслідками з теорії відносності Альберта Ейнштейна.
Десь десять-двадцять мільярдів років тому Всесвіт утворився подією під назвою Великий вибух. Чому це сталося і що йому передувало, залишаються найглибшими таємницями, але те, що воно сталося зараз, здається досить неспростовними для більшості наукової спільноти. Вся матерія та енергія - по суті, все, що колись було, є або може бути - обмежувалося концентрованим, немислимо щільним станом. Цікаво, що це було не так, якби все у Всесвіті було витиснене в якесь місце, оточене простором, заповненим нічим. Насправді це був Всесвіт - вся матерія, енергія і весь простір, який вони заповнюють. Зовнішній розмір був неважливим, оскільки не мав зовнішньої поверхні; нічого не існувало поза нею - це справедливо і сьогодні.
Тоді, з причин, які досі обговорюються, це ядро Всесвіту почало розширюватися надзвичайно швидкими темпами, наче воно пережило вибух. Це розширення ніколи не припинялося, насправді швидкість зростала з часом! Більш суттєвим є наш факт обговорення Всесвіт почався в кінцевий момент часу.
Інший сенс теорії відносності також допомагає пояснити наше темне нічне небо. Світло рухається з обмеженою швидкістю. Однак він рухається так швидко, що його швидкість виражається в відстані, яку він проїхав протягом року. Це відомо як світловий рік, і за цей час світло пройде 9,46 трлн (9,46 à 1012) кілометрів або 5,88 трлн (5,88 × 1012) миль.
Простір і час переплітаються. Ми не можемо заглянути в космос, не дивлячись також назад у часі. Простір величезний, а розділення між зірками величезне. Наприклад, середня відстань між зірками - кілька світлових років. Але це близько до інших довжин, виміряних астрономією. Відстань від нашого Сонця до центру нашої Галактики становить близько 26 000 світлових років або 260 трильйонів кілометрів! Відстань від нашої Галактики, Чумацького Шляху, до наступної найближчої галактики, розташованої в сузір'ї Андромеди, становить понад 2 мільйони світлових років. Це означає, що світло, яке ми бачимо сьогодні ввечері з Великої галактики Андромеди (M31), залишеної на Землю, коли на цій планеті не було ні сучасних людей, ні Homo Sapiens, хоча наша еволюційна лінія була добре встановлена. Відстань від Землі до найвіддаленішого об’єкта - галактики, поміченої космічним телескопом Хаббл, становить приблизно тринадцять мільярдів світлових років. Ми бачимо цю галактику так, як вона виглядала до утворення нашої галактики!
Отже, причина того, що наші нічні небо чорні, причина простору не заповнена сліпучим світлом - це те, що значна частина світла від зірок, що заповнюють небо, не встигла дістатися до Землі - багато з них так далеко, що їх просто не виявити у цей час. Таким чином, хоча кількість зірок по суті нескінченна, кількість зірок, яку ми можемо бачити, є кінцевою, і це створює темні прогалини на небі, які ми бачимо як простори простору.
Існує також кілька інших факторів, які спричиняють простір незасвітленим. Наприклад, багато зірок вимирають або вибухають з часом, і це видаляє їх внесок у кількість світла у Всесвіті. Крім того, зоряне світло зменшується червоним зсувом - явище, яке безпосередньо пов'язане з розширенням Всесвіту. Червоний зсув схожий на ефект Допплера, оскільки обидва пов'язані з розтягуванням світлових хвиль.
Ефект Доплера описує рух джерела світла відносно спостерігача. Світло від об'єкта, що рухається до спостерігача, стискається до більш високих частот або до синього кінця спектра світла. Світло від предмета, який віддаляється, розтягується до нижчих частот або червоного кінця.
Переміщення червоного кольору не має нічого спільного з рухом джерела світла, але, скоріше, з відстані джерела світла від спостерігача. Оскільки простір розширюється в усі сторони, світло з дуже віддаленого джерела проходить все більшу відстань, а відстань, що розширюється, сама по собі розтягує довжину світлових хвиль до червоного. Чим віддаленіша галактика, тим довший шлях, який повинен пройти її світло, щоб досягти Землі. Оскільки відстань між галактикою та Землею також постійно збільшується, її світло розтягується до червоного кінця спектру. Таким чином, світло з дуже далеких галактик може бути перенесено червоним кольором із видимого спектру в інфрачервоне або, поза тим, у сферу радіохвиль. Тому зсув червоного кольору також зменшує ступінь видимого зоряного світла, що досягає Землі, і робить нічне небо темнішим.
Зображення, представлене цією дискусією, було створено астрономом Бредом Муром зі своєї приватної обсерваторії поблизу Мельбурна, Австралія на початку цього року. Ця сцена розташована поблизу туманності Великої Каріни і називається NGC 3324. Також вона має загальну назву туманність замкової щілини, і вона, і туманність Ета-Каріна розташовані приблизно в 9000 світлових років від Землі в південному сузір’ї Карина. Він складається з молодого, яскравого скупчення зірок, деякі з яких освітлюють навколишню, багату воднем туманність і змушують її світитися.
Цікаво, що цю назву називають також Містральною Габріела Містраль через те, що вона подібна до чилійського поета, що виграв Нобелівську премію, надзвичайно. Придивіться уважно, і ви зможете побачити її силует у туманності.
Відтінки цього дивовижного зображення, однак, не реальні. Їм було призначено також представляти композицію матеріалу, який складається з цього виду. Кисень представлений червоним, зелений колір означає наявність водню, а сірка зображена синім відтінком. Ця фотографія потребувала 36-годинного опромінення за допомогою 12,5-дюймового телескопа Рітчея-Кретієна Кассегрейна та астрономічної камери 3,5 мегапікселя.
У вас є фотографії, якими ви хотіли б поділитися? Опублікуйте їх на форумі астрофотографії для журналу Space Magazine або надішліть їм електронну пошту, і ми можемо відобразити його у Space Magazine.
Автор Р. Джей Габані
