Pokud se vesmír prodlužuje věčně a pokud je plný hvězd, proč je noční obloha temná? To je otázka, kterou položili filozofové a vědci od starověku. Stejně jako pozorovatel vidí stromy ve všech směrech, když stojí v lese, každá linie vidění v nekonečném vesmíru by měla končit zábleskem hvězdy. Čistým výsledkem by měla být obloha plamenná nebeským světlem. Noční obloha by neměla být tak jasná, ne-li jasnější, než během dne, ale teplo ze všech těchto sluncí by mělo stačit k tomu, aby vařily oceány Země pryč! Hvězdná scéna znázorněná na nápadném obrázku, který doprovází tento článek, by se tedy měla ve srovnání s pohledem na Kosmos výše jevit jako chybějící hvězdy.
Edgar Allen Poe přemýšlel o této hádance ve své práci z roku 1850 nazvané „Síla slov“. Kombinované osvětlení vyzařované nebeským světlem označoval jako „zlaté stěny vesmíru“. Například, pozorovatel v lese vidí obrazovku stromů, protože les pokračuje dál, než je jeho limit pozadí - průměrná vzdálenost, ve které je linie vidění přerušena stromem. Podobně, od jakéhokoli místa v nekonečném vesmíru naplněném hvězdami by se hvězdy, které jsou blízko, měly překrývat hvězdy, které jsou dále, dokud není každý čtvereční palec pohledu naplněn světlem ze vzdáleného Slunce.
Současné odhady uvádějí počet hvězd ve vesmíru na 70 sextilionů (70 000 miliónů milionů) na základě průzkumu z roku 2003 provedeného australskými astronomy. To je desetkrát počet pískových zrn na všech pozemských plážích a pouštích dohromady a rozhodně víc než dost, aby naplnil celou oblohu hvězdným světlem!
Noční obloha však není zaplavena světlem vesmíru, takže časní teoretici spekulovali, že počet hvězd byl omezený nebo jejich světlo nějak nedosáhlo Země. Když byl objeven mezihvězdný prach, někteří si mysleli, že byl nalezen důvod. Výpočty však rychle naznačily, že pokud by prachové částice absorbovaly veškeré chybějící hvězdné světlo, pak by prachové částice samy začaly žhnout.
Odpověď byla nakonec vysvětlena důsledky z teorie teorie relativity Alberta Einsteina.
Někde před deseti a dvaceti miliardami let byl vesmír vytvořen událostí zvanou Velký třesk. Proč k tomu došlo a co mu předcházelo, zůstávají nejhlubšími záhadami, ale to, že k němu došlo, se nyní zdá být pro většinu vědecké komunity docela nevyvratitelné. Veškerá hmota a energie - v podstatě všechno, co kdy bylo, je nebo může být - bylo omezeno na koncentrovaný, nepředstavitelně hustý stát. Je zajímavé, že to nebylo, jako by všechno ve vesmíru bylo vytlačeno na nějaké místo obklopené prostorem naplněným ničím. Ve skutečnosti to je byl vesmír, veškerá záležitost, energie a celý prostor, který vyplňují. Jeho vnější velikost nebyla důležitá, protože neměla žádný vnější povrch; mimo to neexistovalo nic - to platí dodnes.
Pak, z důvodů, o nichž se stále diskutuje, se toto jádro vesmíru začalo rozšiřovat extrémně rychlým tempem, jako by zažilo explozi. Toto rozšíření nikdy nepřestalo, ve skutečnosti se jeho rychlost v průběhu času zvýšila! Více k věci naší diskuse je skutečnost, že vesmír začal v konečném okamžiku.
Jedna další implikace teorie relativity pomáhá vysvětlit i naši temnou noční oblohu. Světlo cestuje konečnou rychlostí. Pohybuje se však tak rychle, že je rychlost vyjádřena ve vzdálenosti, kterou urazí za jeden rok. Toto je známé jako světelný rok a během této doby světlo projde 9,46 bilionu (9,46 Ã - 1012) kilometrů nebo 5,88 bilionu (5,88 × 10)12) mil.
Prostor a čas jsou vzájemně propojeny. Nemůžeme se dívat ven do vesmíru, aniž bychom se časem dívali zpět. Prostor je obrovský a oddělení mezi hvězdami je obrovské. Například průměrná vzdálenost mezi hvězdami je několik světelných let. Ale to je blízko ve srovnání s jinými délkami měřenými astronomií. Vzdálenost od našeho Slunce do centra naší Galaxie je asi 26 000 světelných let nebo 260 bilionů kilometrů! Vzdálenost od naší Galaxie, Mléčné dráhy, k nejbližší nejbližší galaxii, která se nachází v souhvězdí Andromedy, je přes 2 miliony světelných let. To znamená světlo, které dnes večer vidíme z Galaxie Velké Andromedy (M31) odcházející na Zemi, když na této planetě nebyli žádní moderní lidé, nebo Homo Sapiens - ačkoli naše evoluční linie byla dobře zavedená. Vzdálenost od Země k nejvzdálenějšímu objektu, galaxii spatřenou Hubbleovým vesmírným dalekohledem, je asi třináct miliard světelných let. Vidíme tuto galaxii, jak to vypadalo, než se naše galaxie vytvořila!
Takže důvod, proč jsou naše noční oblohy černé, důvod, proč není prostor naplněn oslepujícím světlem, je ten, že mnoho světla z hvězd, které vyplňují oblohu, nemělo čas dosáhnout Země - mnoho je tak daleko, že jsou jednoduše nedetekovatelné v tuto chvíli. Přestože je počet hvězd v podstatě nekonečný, počet hvězd, které vidíme, je konečný, a to vytváří na obloze tmavé mezery, které vidíme jako obrovský prostor.
Existuje také několik dalších faktorů, které způsobují, že se prostor neobjevuje. Například mnoho hvězd v průběhu času vymře nebo exploduje, což odstraní jejich příspěvek k množství světla ve vesmíru. Hvězdné světlo je navíc redukováno červeným posunem - jev, který přímo souvisí s expanzí vesmíru. Červený posun je podobný Dopplerovu efektu, protože oba zahrnují natahování světelných vln.
Dopplerův efekt popisuje pohyb světelného zdroje vzhledem k pozorovateli. Světlo z objektu, který se pohybuje směrem k pozorovateli, se stlačí směrem k vyšším frekvencím nebo k modrému konci spektra světla. Světlo z objektu, který se pohybuje, se roztahuje směrem k nižším frekvencím nebo k červenému konci.
Červený posun nemá nic společného s pohybem světelného zdroje, ale spíše se vzdáleností světelného zdroje od pozorovatele. Protože se prostor rozšiřuje ve všech směrech, světlo z velmi vzdáleného zdroje putuje stále se zvětšující vzdáleností a rozšiřující se vzdálenost sama o sobě napíná své vlnové délky směrem k červené. Čím dál je galaxie vzdálenější, tím delší cesta musí její světlo cestovat, aby dosáhlo Země. Protože vzdálenost galaxie a Země také neustále roste, její světlo se táhne směrem k červenému konci spektra. Světlo z velmi vzdálených galaxií tak může být červeně posunuto z viditelného spektra do infračerveného záření nebo mimo něj do říše rádiových vln. Proto červené posunutí také snižuje rozsah viditelného hvězdného světla, které dopadá na Zemi a způsobuje, že noční obloha vypadá tmavší.
Obrázek představený v této diskusi vytvořil astronom Brad Moore z jeho soukromé observatoře poblíž australského Melbourne začátkem tohoto roku. Tato scéna se nachází v blízkosti Velké mlhoviny v Carinae a je známá jako NGC 3324. Má také obecný název mlhovina Klíčová dírka a jak ji, tak mlhovinu Eta Carinae se nacházejí asi 9 000 světelných let od Země v jižní souhvězdí Cariny. Skládá se z mladé, jasné shluku hvězd, z nichž některé osvětlují okolí, mlhovinu bohatou na vodík a způsobují, že září.
Je zajímavé, že se to také nazývá mlhovina Gabriela Mistral, protože je to záhadná podoba chilského básníka, který získal Nobelovu cenu. Podívejte se pozorně a její siluetu můžete vidět v mlhovině.
Barvy v tomto úžasném obrazu však nejsou skutečné. Bylo jim přiděleno, aby také představovaly složení materiálu, který tvoří tento pohled. Kyslík je reprezentován červenou barvou, zelená označuje přítomnost vodíku a síra je zobrazena modrou barvou. Tento obrázek vyžadoval expozici 36 hodin prostřednictvím 12,5 palcového dalekohledu Ritchey-Chretien Cassegrain a 3,5 megapixelového astronomického fotoaparátu.
Máte fotografie, které chcete sdílet? Zveřejněte je na astrofotografickém fóru Space Magazine nebo je pošlete e-mailem a my bychom je mohli mít v Space Magazine.
Napsal R. Jay GaBany
