Защо небето е толкова тъмно щом Вселената е пълна със звезди

Хората всъщност се питат защо космосът е тъмен, въпреки че е пълен със звезди, от толкова дълго време, че този въпрос си има специално име – парадокс на Олберс.

Астрономите смятат, че в наблюдаемата Вселена има около 200 милиарда трилиона звезди. И много от тях са по-ярки от нашето Слънце. Тогава защо космосът не е изпълнен с ослепителна светлина?

Брайън Джаксън е астроном, който изучава звездите и планетите – включително тези извън нашата Слънчева система – и тяхното движение в пространството и именно този тип изследвания, казва той, помагат да се разбере защо пространството е толкова тъмно.

Може би и сами предполагате, че това е така, защото голяма част от звездите във Вселената са много далеч от Земята. Разбира се, вярно е, че колкото по-далеч е една звезда, толкова по-малко ярка изглежда тя – звезда, която е 10 пъти по-далеч, изглежда 100 пъти по-слаба. Но се оказва, че това не е целият отговор.

Балонче

Представете си за момент, че Вселената е толкова стара, че светлината дори от най-отдалечените звезди е имала време да достигне Земята. В този въображаем сценарий всички звезди във Вселената изобщо не се движат.

Представете си сега голям балон със Земята в центъра. Ако балонът е с диаметър около 10 светлинни години, той би съдържал около десетина звезди. Разбира се, на разстояние няколко светлинни години много от тези звезди биха изглеждали доста слаби от Земята.

Ако увеличаите балона до 1000 светлинни години, после до 1 милион светлинни години и след това до 1 милиард светлинни години, най-отдалечените звезди в него ще изглеждат още по-слаби. Но същевременно ще има все повече и повече от тях, като всички те ще допринасят за светлината; броят им в крайна сметка ще надделее над елемента на отдалеченост и в резултат цялото нощно небе ще изглежда много ярко.

Изглежда, че се връщаме, откъдето започнахме – но всъщност сме малко по-близо до целия отговор.

Възраст

В пшримера с балона ви помолих си представихме, че звездите не се движат и че Вселената е много стара. Но тя е само на около 13 милиарда години.

Въпреки че това е невероятно дълъг период от гледна точка на човека, той е кратък от гледна точка на астрономията. Достатъчно кратък, че светлината от звезди, по-отдалечени от 13 милиарда светлинни години, всъщност все още да не е достигнала Земята. И така действителният балон около нашата планета, който съдържа всички звезди, които можем да видим, се простира само до около 13 милиарда светлинни години.

И просто няма достатъчно звезди в балона, за да запълнят цялото небе: в някои места на небето има звезди, в други – няма. В тези точно тъмни участъци звездите са толкова далеч, че светлината им все още не е достигнала Земята. С течение на времето светлината от тях обаче ще достигне до нас.

Доплерово изместване

Значи в крайна сметка цялото нощно небе ще светне напълно, така ли? Този въпрос ни връща към другото нещо, което си представихме: че всички звезди не се движат. Всъщност Вселената се разширява, като най-отдалечените галактики се отдалечават от Земята почти със скоростта на светлината.

Тъй като галактиките се отдалечават толкова бързо, светлината от техните звезди се изтласква в цветове, които човешкото око не може да види. Този ефект се нарича Доплерово отместване. Така че, дори да има достатъчно време да достигне до нас, пак няма да можем да видим с очите си светлината от най-отдалечените звезди. И нощното небе съответно няма да е напълно осветено.

Доплеровото отместване, известно още като червено отместване, е явление, при което светлината от обекти, които се отдалечават от наблюдателя, изглеждат по-скоро към червения край на спектъра.

Ако чакаме още по-дълго, накрая всички звезди ще изгорят – звездите като Слънцето издържат само около 10 милиарда години. Астрономите предполагат, че в далечното бъдеще – след хиляда трилиона години – Вселената ще потъмнее, обитавана само от звездни остатъци като бели джуджета и черни дупки.

Въпреки че нашето нощно небе не е изцяло изпълнено със звезди, ние живеем в много специален период от живота на Вселената, когато имаме късмета да се наслаждаваме на богати небеса, изпълнени със светлина, както и с тъмнина.