Dlaczego w kosmosie jest tak ciemno mimo niewyobrażalnej liczby gwiazd?
Przyzwyczajeni jesteśmy do obrazów przestrzeni, gdzie panuje niesamowicie głęboka ciemność rozjaśniana jedynie przez pojedyncze punkty. Nasuwa się jedno pytanie, dlaczego mimo obecności tak dużej liczby gwiazd, kosmos spowija ciemność? Astronomia stara się wyjaśnić tę sprzeczność nazywaną paradoksem Olbersa.
Paradoks Olbersa
„Dlaczego w nocy niebo jest ciemne, skoro patrząc w każdym kierunku, patrzę na jakąś gwiazdę?” Heinrich Olbers sformułował dylemat tymi słowami, dając początek różnorakim hipotezom. Obecnie jednak paradoks nie zajmuje tak naukowców, jak kiedyś. Wraz z rozwojem techniki oraz pogłębianiem wiedzy na temat wszechświata, paradoks rozwiązał się praktycznie sam.
Przestrzeń wypełniona gwiazdami powinna świecić jednostajnym blaskiem? Niewyobrażalna liczba gwiazd znajdujących się we wszechświecie powinna dać radę oświetlić tę czarną otchłań. Część z nich jest nawet jaśniejsza niż nasze Słońce. Bardzo łatwo można się domyślić, że przestrzeń pozostaje ciemna, ponieważ większość gwiazd znajduje się daleko od Ziemi. A im dalej znajduje się gwiazda, tym mniej dla nas wydaje się jasna.
Co za tym idzie, wiemy, że wszechświat jest nieskończony, jednak prędkość światła jest skończona, czyli dociera do nas promieniowanie jedynie ze skończonego obszaru. Jednak czy to rozwiązuje sprawę do końca?
Bańka otulająca Ziemię
Brian Jackson, profesor nadzwyczajny astronomii proponuje zagłębić się w ten problem trochę bardziej. Załóżmy wyimaginowany wszechświat, w którym gwiazdy w ogóle się nie poruszają, a światło nawet z najodleglejszych z nich zdążyło dotrzeć do Ziemi. Załóżmy, że naszą planetę okala gigantyczny bąbel o średnicy 10 lat świetlnych zawierający również 12 gwiazd.
Jeżeli powiększać stale bąbel, z początku do średnicy 1000 lat świetlnych, następnie do 1 miliona, następnie do miliarda. Najbardziej zewnętrzne gwiazdy będą coraz słabsze z naszej perspektywy. Jednak im większa bańka, tym więcej gwiazd dostarczających światło. Mimo słabnących najstarszych, nocne niebo i tak wypełniałyby gwiazdy. Niby wracamy do punktu wyjścia, jednak odpowiedź jest coraz bliżej.
W bańce po prostu nie ma wystarczającej liczby gwiazd, aby wypełnić całą przestrzeń światłem. Spoglądając na nocne niebo, możemy zauważyć ciemniejsze obszary, na których widnieje tylko kilka jasnych punktów. Jednak w miarę upływu czasu, światło z najodleglejszych gwiazd będzie miało szansę dotrzeć do naszej planety. Czy w takim razie, jeżeli światło z najodleglejszych gwiazd w końcu do nas dotrze, niebo rozjaśni się całkowicie? Tutaj na scenę wchodzi efekt Dopplera.
Efekt Dopplera, czyli wszystko zależy od obserwatora
Christian Andreas Doppler opisał zjawisko fizyczne występujące dla fal, które teraz nazywa się efektem Dopplera. Polega ono na różnicy częstotliwości fali rejestrowanej przez obserwatora poruszającego się względem źródła. Doppler opisał zaobserwowany efekt przejawiający się zmianą koloru światła pod wpływem ruchu w układzie gwiazd podwójnych.
W związku z tym, że rzeczywisty wszechświat stale rozszerza się, wszystkie gwiazdy się w nim poruszają. Najbardziej odległe galaktyki uciekają od Ziemi z prędkością bliską prędkości światła. Co za tym idzie, ich światło zmienia się, następuje przesunięcie ku podczerwieni, czego ludzkie oko nie jest już w stanie zarejestrować.
Nawet jeżeli mielibyśmy wystarczająco dużo czasu, aby światło mogło pokonać tę całą drogę do nas, to i tak nie moglibyśmy tego zobaczyć. Co więcej, astronomowie przypuszczają, że w odległej przyszłości wszechświat nawet pociemnieje, ponieważ gwiazdy będą się wypalały jedna po drugiej.
