Если вселенная простирается вечно и если она полна звезд, почему ночное небо темное? Это вопрос, который задавали философы и ученые со времен античности. Подобно тому, как наблюдатель видит деревья во всех направлениях, стоя в лесу, каждая линия зрения в бесконечной вселенной должна заканчиваться мерцанием звезды. Конечным результатом должно быть небо, пылающее небесным светом. Мало того, что ночное небо должно быть таким же ярким, если не ярче, чем днем, но тепла от всех этих солнц должно быть достаточно, чтобы испарить океаны Земли! Следовательно, звездная сцена, изображенная на поразительной картине, сопровождающей эту статью, должна показаться отсутствующей звездой по сравнению с вглядыванием в Космос выше.
Эдгар Аллен По размышлял над этой загадкой в своей работе 1850 года «Сила слов». Он назвал комбинированное освещение, излучаемое небесным светом, «золотыми стенами Вселенной». Например, наблюдатель в лесу видит экран деревьев, потому что лес продолжается дальше, чем его фоновый предел - среднее расстояние, на котором линия обзора прерывается деревом. Точно так же из любой точки бесконечной Вселенной, заполненной звездами, звезды, которые находятся близко, должны перекрывать звезды, которые находятся дальше, пока каждый квадратный дюйм обзора не заполнится светом далекого Солнца.
Согласно текущим оценкам, число звезд во Вселенной составляет 70 секстиллионов (70 000 миллионов миллионов миллионов), основываясь на опросе, проведенном австралийскими астрономами в 2003 году. Это в десять раз больше, чем песчинок на всех пляжах и пустынях Земли вместе взятых, и, безусловно, более чем достаточно, чтобы наполнить все небо звездным светом!
Но ночное небо не затоплено в свете Вселенной, поэтому ранние теоретики предполагали, что либо количество звезд ограничено, либо их свет каким-то образом не достиг Земли. Когда межзвездная пыль была обнаружена, некоторые думали, что причина была найдена. Но расчеты быстро показали, что если частицы пыли поглотят весь отсутствующий звездный свет, то частицы пыли сами начнут светиться.
В конце концов ответ был объяснен последствиями теории относительности Альберта Эйнштейна.
Где-то между десятью и двадцатью миллиардами лет назад, Вселенная была образована событием под названием Большой взрыв. Почему это произошло и что предшествовало этому, остаются глубочайшими загадками, но то, что это произошло сейчас, кажется большинству научного сообщества довольно неопровержимым. Вся материя и энергия - по существу, все, что когда-либо было, есть или может быть - ограничено концентрированным, невообразимо плотным состоянием. Интересно, что не было так, как будто все во Вселенной было втиснуто в какое-то место, окруженное пространством, заполненным ничем. На самом деле это было Вселенная - вся материя, энергия а также все пространство, которое они заполняют. Его внешний размер не был важен, поскольку у него не было внешней поверхности; ничего не существовало вне этого - это все еще верно сегодня.
Затем, по причинам, которые все еще обсуждаются, это ядро Вселенной начало расширяться с чрезвычайно быстрой скоростью, как будто оно испытало взрыв. Это расширение никогда не прекращалось, фактически, его скорость увеличивалась с течением времени! Более того, наша дискуссия заключается в том, что Вселенная началась в конечный момент времени.
Еще одно следствие теории относительности помогает объяснить и наше темное ночное небо. Свет движется с конечной скоростью, Однако он движется так быстро, что его скорость выражается в расстоянии, которое он проходит в течение одного года. Это известно как световой год, и за это время свет пройдет 9,46 трлн (9,46 —— 10).12) километров или 5,88 триллионов (5,88 евро— 1012) миль.
Пространство и время переплетены. Мы не можем смотреть в пространство, не оглядываясь назад во времени. Пространство огромно, а расстояние между звездами огромно. Например, среднее расстояние между звездами составляет несколько световых лет. Но это близко по сравнению с другими длинами, измеренными астрономией. Расстояние от нашего Солнца до центра нашей Галактики составляет около 26 000 световых лет или 260 триллионов километров! Расстояние от нашей Галактики, Млечного Пути, до следующей ближайшей галактики, расположенной в созвездии Андромеды, составляет более 2 миллионов световых лет. Это означает, что свет, который мы видим сегодня вечером от Великой Галактики Андромеды (M31), ушел на Землю, когда на этой планете не было современных людей или Homo Sapiens, хотя наша эволюционная линия была хорошо известна. Расстояние от Земли до самого отдаленного объекта, галактики, замеченной космическим телескопом Хаббла, составляет около тринадцати миллиардов световых лет. Мы видим эту галактику такой, какой она была до формирования нашей галактики!
Итак, причина, по которой наше ночное небо черное, причина, по которой пространство не заполнено ослепляющим светом, заключается в том, что большая часть света от звезд, заполняющих небо, не успела достичь Земли - многие настолько далеки, что их просто невозможно обнаружить на данный момент. Таким образом, хотя количество звезд по существу бесконечно, количество звезд, которые мы можем видеть, конечно, и это создает темные промежутки в небе, которые мы видим как простор космоса.
Есть также несколько других факторов, которые делают пространство неосвещенным. Например, многие звезды со временем вымирают или взрываются, и это устраняет их вклад в количество света во Вселенной. Кроме того, свет звезд уменьшается за счет красного смещения - явления, которое напрямую связано с расширением Вселенной. Сдвиг красного аналогичен эффекту Доплера, поскольку оба связаны с растяжением световых волн.
Эффект Доплера описывает движение источника света относительно наблюдателя. Свет от объекта, движущегося к наблюдателю, сжимается в сторону более высоких частот или синего конца светового спектра. Свет от объекта, который удаляется, растягивается к более низким частотам или красному концу.
Красное смещение не имеет ничего общего с движением источника света, а скорее с расстоянием, на котором источник света находится от наблюдателя. Поскольку пространство расширяется во всех направлениях, свет от очень далекого источника проходит все возрастающее расстояние, а само расширяющееся расстояние вытягивает световые волны в направлении красного. Чем дальше галактика, тем длиннее путь, которым должен пройти ее свет, чтобы достичь Земли. Поскольку расстояние между галактикой и Землей также постоянно увеличивается, ее свет растягивается к красному концу спектра. Таким образом, свет от очень далеких галактик может быть смещен красным светом из видимого спектра в инфракрасный или, кроме того, в область радиоволн. Поэтому красное смещение также уменьшает степень видимого звездного света, который достигает Земли, и делает ночное небо темнее.
Картина, представленная в этом обсуждении, была сделана астрономом Брэдом Муром из его частной обсерватории близ Мельбурна, Австралия, в начале этого года. Эта сцена находится рядом с Большой туманностью Киля и известна как NGC 3324. Она также имеет общее название туманности Замочная скважина, и она, и туманность Эта Киля расположены на расстоянии около 9000 световых лет от Земли в южном созвездии Киля. Он состоит из молодого, яркого скопления звезд, некоторые из которых освещают окружающую туманность, богатую водородом, и заставляют ее светиться.
Интересно, что это также называют туманностью Габриэлы Мистраль из-за ее странного сходства с чилийским поэтом, лауреатом Нобелевской премии. Присмотритесь и вы сможете увидеть ее силуэт в туманности.
Однако оттенки на этом грандиозном изображении ненастоящие. Они были назначены также представлять состав материала, который включает в себя этот вид. Кислород представлен красным, зеленый указывает на присутствие водорода, а сера изображена синим оттенком. Для этого снимка требовалось 36 часов экспозиции через 12,5-дюймовый телескоп Ричи-Кретьена Кассегрена и астрономическую камеру 3,5 мегапикселя.
У вас есть фотографии, которыми вы хотели бы поделиться? Отправьте их на астрофотографический форум Космического журнала или отправьте по электронной почте, и мы могли бы разместить их в Космическом журнале.
Автор R. Jay GaBany
