Dacă universul se extinde pentru totdeauna și dacă este plin de stele, de ce este întuneric cerul de noapte? Aceasta este o întrebare pe care filozofii și oamenii de știință au pus-o încă din Antichitate. La fel cum un observator vede copacii în toate direcțiile când stă într-o pădure, fiecare linie de vedere dintr-un univers infinit ar trebui să se termine cu sclipirea unei stele. Rezultatul net ar trebui să fie un cer luminos cu lumină cerească. Nu numai că cerul nocturn ar trebui să fie la fel de strălucitor, dacă nu chiar mai luminos, decât în timpul zilei, dar căldura din toate acele soare ar trebui să fie suficientă pentru a fierbe oceanele Pământului departe! Prin urmare, scena înstelată în imaginea izbitoare care însoțește acest articol, ar trebui să pară a fi stele dispărute în comparație cu privirea în Cosmosul de mai sus.
Edgar Allen Poe a discutat despre acest puzzle în lucrarea sa din 1850 intitulată „Puterea cuvintelor”. El a făcut referire la iluminarea combinată, radiată de lumina cerească, ca „pereții de aur ai Universului”. De exemplu, un observator dintr-o pădure vede un ecran de copaci, deoarece pădurea continuă mai departe decât limita de fundal - distanța medie la care linia vizuală este întreruptă de un copac. În mod similar, din orice punct al unui Univers nesfârșit plin de stele, stelele apropiate ar trebui să se suprapună cu stele mai îndepărtate până când fiecare centimetru pătrat al vederii este umplut cu lumina de la un Soare îndepărtat.
Estimările actuale plasează numărul de stele în Univers la 70 de secunde (70.000 de milioane de milioane), pe baza unui sondaj realizat în 2003 de astronomii australieni. De zece ori numărul de boabe de nisip de pe toate plajele Pământului și deșerturile combinate și, cu siguranță, mai mult decât suficient pentru a umple întregul cer cu lumină stelară!
Dar, cerul nopții nu este trezit în lumina Universului, așa că teoreticienii timpurii au speculat că fie stelele erau limitate ca număr, fie lumina lor nu reușea cumva să ajungă pe Pământ. Când a fost descoperit praful interstelar, unii au crezut că motivul fusese găsit. Însă, calculele au indicat rapid că, dacă particulele de praf absorbeau toată lumina stelară lipsă, atunci particulele de praf ar începe să strălucească.
Răspunsul a fost explicat în cele din urmă prin implicații din teoria relativității a lui Albert Einstein.
Undeva între zece și douăzeci de miliarde de ani în urmă, Universul a fost format dintr-un eveniment numit Big Bang. De ce s-a produs și ce a precedat rămân cele mai profunde mistere, dar că s-a produs acum pare destul de irefutabil pentru cei mai mulți din comunitatea științifică. Toată materia și energia - în esență tot ceea ce a fost vreodată, este sau poate fi - a fost limitată la o stare concentrată, inimaginabil de densă. Interesant, nu a fost ca și cum totul din Univers ar fi fost strecurat într-o locație înconjurată de un spațiu plin de nimic. De fapt, aceasta a fost Universul - toată materia, energie și tot spațiul pe care îl umplu. Mărimea externă nu avea importanță, deoarece nu avea nicio suprafață exterioară; nimic nu a existat în afara lui - acest lucru este încă valabil și astăzi.
Apoi, din motive încă dezbătute, acest nucleu al Universului a început să se extindă într-un ritm extrem de rapid, ca și cum ar fi experimentat o explozie. Această expansiune nu a încetat niciodată, de fapt, rata a crescut în timp! Mai mult în discuția noastră este faptul că Universul a început într-un moment finit în timp.
O altă implicație a teoriei relativității ajută să explicăm și cerul nostru de noapte întunecată. Lumina călătorește cu o viteză finită. Cu toate acestea, se mișcă atât de repede încât viteza este exprimată în distanța parcursă pe parcursul unui an. Acesta este cunoscut sub numele de un an-lumină și, în această perioadă, lumina va traversa 9,46 trilioane (9,46 - 10)12) kilometri sau 5,88 trilioane (5,88 Ã10)12) mile.
Spațiul și timpul se împletesc. Nu putem privi în spațiu fără să privim înapoi în timp. Spațiul este vast, iar separarea între stele este enormă. De exemplu, distanța medie între stele este de câțiva ani-lumină. Dar, aceasta este apropiată în comparație cu alte lungimi măsurate de astronomie. Distanța de la Soarele nostru până la centrul Galaxiei noastre este de aproximativ 26.000 de ani-lumină sau 260 de miliarde de kilometri! Distanța de la Galaxia noastră, Calea Lactee, la următoarea galaxie cea mai apropiată, situată în constelația Andromedei, este de peste 2 milioane de ani lumină. Aceasta înseamnă că lumina pe care o vedem în această seară din Marea Galaxie Andromeda (M31) a plecat pe Pământ atunci când nu existau ființe umane moderne, sau Homo Sapiens, pe această planetă - deși linia noastră evolutivă era bine stabilită. Distanța de la Pământ până la cel mai îndepărtat obiect, o galaxie observată de telescopul spațial Hubble, este de aproximativ treisprezece miliarde de ani lumină. Vedem această galaxie așa cum arăta înainte de formarea galaxiei noastre!
Așadar, motivul pentru care cerul nostru nocturn este negru, motivul pentru care spațiul nu este umplut cu lumină orbitoare este pentru că o mare parte din lumina din stele care umplu cerul nu a avut timp să ajungă pe Pământ - multe sunt atât de departe încât sunt pur și simplu nedetectabile. Momentan. Astfel, chiar dacă numărul de stele este în esență infinit, numărul de stele pe care îl putem vedea este finit și acest lucru creează lacune întunecate pe cer, pe care le vedem ca imensitatea spațiului.
Există, de asemenea, câțiva alți factori care fac ca spațiul să apară neiluminat. De exemplu, multe stele dispar sau explodează în timp și acest lucru își îndepărtează contribuția la cantitatea de lumină din Univers. În plus, lumina stelară este redusă prin schimbarea roșie - un fenomen care este direct legat de expansiunea Universului. Schimbarea roșie este similară cu efectul Doppler, deoarece ambele implică întinderea undelor de lumină.
Efectul Doppler descrie mișcarea unei surse de lumină în raport cu un observator. Lumina dintr-un obiect care se deplasează spre un observator devine comprimată spre frecvențe mai înalte sau capătul albastru al spectrului luminii. Lumina de la un obiect care se îndepărtează devine întinsă către frecvențele inferioare sau spre capătul roșu.
Schimbarea roșie nu are nicio legătură cu mișcarea unei surse de lumină, ci, mai degrabă, cu distanța, o sursă de lumină este localizată de observator. Întrucât spațiul se extinde în toate direcțiile, lumina dintr-o sursă foarte îndepărtată parcurge o distanță în continuă creștere, iar distanța, în sine, își întinde lungimile de undă ușoare spre roșu. Cu cât este mai îndepărtată o galaxie, cu atât este mai lungă calea pe care trebuie să o parcurgă lumina pentru a ajunge pe Pământ. Deoarece distanța dintre galaxie și Pământ este în continuă creștere, lumina ei este întinsă spre capătul roșu al spectrului. Lumina de la galaxii foarte îndepărtate poate fi astfel deplasată în roșu din spectrul vizibil în infraroșu sau, dincolo de aceasta, pe tărâmul undelor radio. Prin urmare, deplasarea roșie reduce, de asemenea, amploarea luminii stelelor vizibile care ajunge pe Pământ și face ca cerul nopții să apară mai întunecat.
Imaginea prezentată cu această discuție a fost realizată de astronomul Brad Moore, de la observatorul său privat de lângă Melbourne, Australia la începutul acestui an. Această scenă este situată în apropierea Marii Nebuloase Carinae și este cunoscută sub numele de NGC 3324. De asemenea, are un nume comun de Keyhole Nebula și atât ea cât și Nebula Eta Carinae sunt situate la aproximativ 9.000 de ani lumină de Pământ, în constelația de sud a Carinei. Este alcătuit dintr-un grup de stele tinere și strălucitoare, unele dintre ele luminând nebuloasa înconjurătoare și bogată în hidrogen și determină să strălucească.
Interesant este că aceasta este numită și Gabriela Mistral Nebuloasă, datorită asemănării neobișnuite cu poetul chilian câștigat la Premiul Nobel. Privește cu atenție și îi poți vedea silueta în nebuloasă.
Nuanțele din această imagine stupidă nu sunt însă reale. Au fost desemnate să reprezinte, de asemenea, compoziția materialului care cuprinde această vedere. Oxigenul este reprezentat de roșu, verde indică prezența hidrogenului și sulful este reprezentat de o nuanță albastră. Această imagine a necesitat o expunere de 36 de ore printr-un telescop Ritchey-Chretien Cassegrain de 12,5 inchi și o cameră astronomică de 3,5 mega pixeli.
Aveți fotografii pe care doriți să le distribuiți? Postează-le pe forumul de astrofotografie Space Magazine sau trimite-le prin e-mail și este posibil să prezentăm unul în Space Magazine.
Scris de R. Jay GaBany
