Εάν το σύμπαν επεκτείνεται για πάντα και αν είναι γεμάτο αστέρια, γιατί είναι ο νυχτερινός ουρανός σκοτεινός; Αυτό είναι ένα ερώτημα που τέθηκε από φιλόσοφους και επιστήμονες από την Αρχαιότητα. Ακριβώς όπως ένας παρατηρητής βλέπει τα δέντρα σε όλες τις κατευθύνσεις όταν στέκεται σε ένα δάσος, κάθε οπτική όψη σε ένα άπειρο σύμπαν θα πρέπει να τελειώνει με το ριπή ενός αστέρα. Το καθαρό αποτέλεσμα θα πρέπει να είναι ένας ουρανός φωτισμένος με ουράνιο φως. Όχι μόνο ο νυχτερινός ουρανός θα πρέπει να είναι τόσο φωτεινός, αν όχι φωτεινότερος, από όσο κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά η θερμότητα από όλους αυτούς τους ήλιους θα πρέπει να είναι αρκετή για να βράσει τους ωκεανούς της Γης! Ως εκ τούτου, η έναστρη σκηνή που απεικονίζεται στην εντυπωσιακή εικόνα που συνοδεύει αυτό το άρθρο, θα πρέπει να φαίνεται να λείπει από αστέρια σε σύγκριση με το βλέμμα στον Κόσμο παραπάνω.
Ο Έντγκαρ Άλεν Πόε εξέτασε αυτό το παζλ στη δουλειά του 1850 με τίτλο «Η Δύναμη των Λέξεων». Αναφέρθηκε σε συνδυασμό φωτισμού που εκπέμπεται από ουράνιο φως ως «χρυσά τοιχώματα του Σύμπαντος». Για παράδειγμα, ένας παρατηρητής σε ένα δάσος βλέπει μια οθόνη δέντρων επειδή το δάσος συνεχίζει μακρύτερα από το όριο του φόντου - τη μέση απόσταση στην οποία η οπτική επαφή διακόπτεται από ένα δέντρο. Ομοίως, από οποιοδήποτε σημείο σε ένα ατελείωτο Σύμπαν γεμάτο αστέρια, τα αστέρια που είναι κοντά θα πρέπει να επικαλύπτουν αστέρια που βρίσκονται πιο μακριά, έως ότου κάθε τετραγωνική ίντσα της θέασης γεμίσει με το φως από έναν μακρινό Ήλιο.
Οι τρέχουσες εκτιμήσεις υπολογίζουν τον αριθμό των αστεριών στο Σύμπαν στα 70 sextillion (70.000 εκατομμύρια εκατομμύρια εκατομμύρια), με βάση μια έρευνα του 2003 που ολοκληρώθηκε από Αυστραλούς αστρονόμους. Αυτό είναι δέκα φορές ο αριθμός των κόκκων άμμου σε όλες τις παραλίες και τις ερήμους της Γης σε συνδυασμό και σίγουρα περισσότερο από αρκετό για να γεμίσει ολόκληρο τον ουρανό με το αστέρι!
Όμως, ο νυχτερινός ουρανός δεν είναι άπλετος υπό το φως του Σύμπαντος, έτσι οι πρώτοι θεωρητικοί υποθέτουν ότι είτε τα αστέρια ήταν περιορισμένα σε αριθμό είτε το φως τους κατά κάποιο τρόπο απέτυχε να φτάσει στη Γη. Όταν ανακαλύφθηκε η διαστρική σκόνη, κάποιοι πίστευαν ότι είχε βρεθεί ο λόγος. Όμως, οι υπολογισμοί έδειξαν γρήγορα ότι εάν τα σωματίδια σκόνης απορροφούσαν όλο το φως που λείπει, τότε τα σωματίδια σκόνης θα αρχίσουν να λάμπουν.
Η απάντηση εξηγήθηκε τελικά από τις συνέπειες από τη θεωρία της σχετικότητας του Albert Einstein.
Κάπου μεταξύ δέκα και είκοσι δισεκατομμυρίων ετών πριν, το Σύμπαν σχηματίστηκε από μια εκδήλωση που ονομάζεται Big Bang. Γιατί συνέβη και αυτό που προηγήθηκε παραμένει τα βαθύτερα μυστήρια, αλλά αυτό που συνέβη τώρα φαίνεται αρκετά αναμφισβήτητο για τους περισσότερους στην επιστημονική κοινότητα. Όλη η ύλη και η ενέργεια - ουσιαστικά ό, τι ήταν ποτέ, είναι ή μπορεί - να περιορίζεται σε μια συγκεντρωμένη, αδιανόητα πυκνή κατάσταση. Είναι ενδιαφέρον ότι δεν ήταν σαν τα πάντα στο Σύμπαν να συμπιεστούν σε κάποια τοποθεσία που περιβάλλεται από ένα χώρο γεμάτο με τίποτα. Στην πραγματικότητα, αυτό ήταν το Σύμπαν - όλη η ύλη, η ενέργεια και όλος ο χώρος που γεμίζουν. Το εξωτερικό του μέγεθος ήταν ασήμαντο αφού δεν είχε εξωτερική επιφάνεια. τίποτα δεν υπήρχε έξω από αυτό - αυτό ισχύει ακόμα σήμερα.
Στη συνέχεια, για λόγους που εξακολουθούν να συζητούνται, αυτός ο πυρήνας του Σύμπαντος άρχισε να επεκτείνεται με εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό σαν να είχε βιώσει έκρηξη. Αυτή η επέκταση δεν σταμάτησε ποτέ, στην πραγματικότητα, ο ρυθμός έχει αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου! Περισσότερο στο σημείο της συζήτησής μας είναι το γεγονός ότι το Σύμπαν ξεκίνησε σε μια πεπερασμένη στιγμή στο χρόνο.
Μια άλλη επίπτωση της θεωρίας της σχετικότητας βοηθά επίσης να εξηγήσουμε τους σκοτεινούς νυχτερινούς ουρανούς μας. Το φως ταξιδεύει με πεπερασμένη ταχύτητα. Ωστόσο, κινείται τόσο γρήγορα που η ταχύτητα εκφράζεται στην απόσταση που διανύει κατά τη διάρκεια ενός έτους. Αυτό είναι γνωστό ως έτος φωτός και κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το φως θα διασχίσει 9,46 τρισεκατομμύρια (9,46 × 10)12) χιλιόμετρα ή 5,88 τρισεκατομμύρια (5,88 × 1012) μίλια.
Ο χώρος και ο χρόνος είναι αλληλένδετοι. Δεν μπορούμε να κοιτάξουμε έξω στο διάστημα χωρίς επίσης να κοιτάξουμε προς τα πίσω στο χρόνο. Ο χώρος είναι τεράστιος και ο διαχωρισμός μεταξύ των αστεριών είναι τεράστιος. Για παράδειγμα, η μέση απόσταση μεταξύ των αστεριών είναι μερικά έτη φωτός. Όμως, αυτό είναι κοντά σε σύγκριση με άλλα μήκη που μετρούνται από την αστρονομία. Η απόσταση από τον Ήλιο μας προς το κέντρο του Γαλαξία μας είναι περίπου 26.000 έτη φωτός ή 260 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα! Η απόσταση από τον Γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας, στον επόμενο κοντινότερο γαλαξία, που βρίσκεται στον αστερισμό της Ανδρομέδας, είναι πάνω από 2 εκατομμύρια έτη φωτός. Αυτό σημαίνει ότι το φως που βλέπουμε απόψε από τον Μεγάλο Γαλαξία της Ανδρομέδας (M31) έφυγε για τη Γη όταν δεν υπήρχαν σύγχρονα ανθρώπινα όντα, ή Homo Sapiens, σε αυτόν τον πλανήτη - αν και η εξελικτική μας γενεαλογία ήταν καλά εδραιωμένη. Η απόσταση από τη Γη στο πιο μακρινό αντικείμενο, ένας γαλαξίας που εντοπίστηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, είναι περίπου δεκατρία δισεκατομμύρια έτη φωτός. Βλέπουμε αυτόν τον γαλαξία όπως φαινόταν πριν σχηματιστεί ο γαλαξίας μας!
Έτσι, ο λόγος για τον οποίο οι νυχτερινοί μας ουρανοί είναι μαύροι, ο λόγος για τον οποίο ο χώρος δεν γεμίζει με τυφλό φως είναι επειδή μεγάλο μέρος του φωτός από αστέρια που γεμίζουν τον ουρανό δεν είχε χρόνο να φτάσει στη Γη - πολλά είναι τόσο μακριά που απλά δεν ανιχνεύονται αυτή τη στιγμή. Έτσι, παρόλο που ο αριθμός των αστεριών είναι ουσιαστικά άπειρος, ο αριθμός των αστεριών που μπορούμε να δούμε είναι πεπερασμένος και αυτό δημιουργεί σκοτεινά κενά στον ουρανό που βλέπουμε ως την απεραντοσύνη του χώρου.
Υπάρχουν επίσης μερικοί άλλοι παράγοντες που προκαλούν το χώρο να μην φωτίζεται. Για παράδειγμα, πολλά αστέρια εξαφανίζονται ή εκρήγνυνται με την πάροδο του χρόνου και αυτό αφαιρεί τη συμβολή τους στην ποσότητα φωτός μέσα στο Σύμπαν. Επιπλέον, το αστέρι μειώνεται με την κόκκινη μετατόπιση - ένα φαινόμενο που σχετίζεται άμεσα με την επέκταση του Σύμπαντος. Η κόκκινη μετατόπιση είναι παρόμοια με το φαινόμενο Doppler επειδή και τα δύο περιλαμβάνουν την έκταση των φωτεινών κυμάτων.
Το εφέ Doppler περιγράφει την κίνηση μιας πηγής φωτός σε σχέση με έναν παρατηρητή. Το φως από ένα αντικείμενο που κινείται προς έναν παρατηρητή συμπιέζεται προς υψηλότερες συχνότητες ή το μπλε άκρο του φάσματος φωτός. Το φως από ένα αντικείμενο που απομακρύνεται γίνεται τεντωμένο προς τις χαμηλότερες συχνότητες ή το κόκκινο άκρο.
Η κόκκινη μετατόπιση δεν έχει καμία σχέση με την κίνηση μιας πηγής φωτός, αλλά μάλλον με την απόσταση που βρίσκεται μια πηγή φωτός από τον παρατηρητή. Δεδομένου ότι ο χώρος επεκτείνεται προς όλες τις κατευθύνσεις, το φως από μια πολύ μακρινή πηγή ταξιδεύει σε μια ολοένα αυξανόμενη απόσταση και η διευρυνόμενη απόσταση, από μόνη της, εκτείνεται στα μήκη κύματος του φωτός προς το κόκκινο. Όσο πιο μακρινός είναι ένας γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαδρομή που πρέπει να ταξιδέψει το φως για να φτάσει στη Γη. Επειδή η απόσταση μεταξύ του γαλαξία και της Γης αυξάνεται επίσης συνεχώς, το φως του τεντώνεται προς το κόκκινο άκρο του φάσματος. Το φως από πολύ μακριά γαλαξίες μπορεί έτσι να μετατοπιστεί με κόκκινο χρώμα από το ορατό φάσμα στο υπέρυθρο ή, πέρα από αυτό, στη σφαίρα των ραδιοκυμάτων. Επομένως, η κόκκινη μετατόπιση μειώνει επίσης την έκταση του ορατού φωτός του αστεριού που φτάνει στη Γη και κάνει τον νυχτερινό ουρανό να φαίνεται πιο σκοτεινό.
Η εικόνα που παρουσιάστηκε με αυτήν τη συζήτηση δημιουργήθηκε από τον αστρονόμο Μπραντ Μουρ, από το ιδιωτικό παρατηρητήριό του κοντά στη Μελβούρνη της Αυστραλίας νωρίτερα αυτό το έτος. Αυτή η σκηνή βρίσκεται κοντά στο Νεφέλωμα της Μεγάλης Καρίνας και είναι γνωστή ως NGC 3324. Έχει επίσης ένα κοινό όνομα του νεφελώματος κλειδαρότρυπα και τόσο το νεφέλωμα Eta Carinae βρίσκονται περίπου 9.000 έτη φωτός από τη Γη στον νότιο αστερισμό της Carina. Αποτελείται από ένα νεαρό, φωτεινό σύμπλεγμα αστεριών, μερικά από τα οποία φωτίζουν το περιβάλλον, πλούσιο σε υδρογόνο νεφέλωμα και το προκαλούν να λάμψει.
Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό ονομάζεται επίσης το Gabriela Mistral Nebula λόγω της ασυνήθιστης ομοιότητάς του με τον Χιλιανό ποιητή που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ. Κοιτάξτε προσεκτικά και μπορείτε να δείτε τη σιλουέτα της στο νεφέλωμα.
Ωστόσο, οι αποχρώσεις σε αυτήν την υπέροχη εικόνα δεν είναι πραγματικές. Έχουν ανατεθεί να αντιπροσωπεύουν επίσης τη σύνθεση του υλικού που περιλαμβάνει αυτήν την άποψη. Το οξυγόνο αντιπροσωπεύεται από κόκκινο, πράσινο δείχνει την παρουσία υδρογόνου και το θείο απεικονίζεται με μπλε απόχρωση. Αυτή η εικόνα απαιτούσε έκθεση 36 ωρών μέσω ενός τηλεσκοπίου Ritchey-Chretien Cassegrain 12,5 ιντσών και αστρονομικής κάμερας 3,5 mega-pixel.
Έχετε φωτογραφίες που θέλετε να μοιραστείτε; Δημοσιεύστε τα στο φόρουμ αστροφωτογραφίας Space Magazine ή στείλτε τα μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και ενδέχεται να εμφανιστεί ένα στο Space Magazine.
Γράφτηκε από τον R. Jay GaBany
