Ako se svemir širi zauvijek i ako je pun zvijezda, zašto je noćno nebo tamno? To je pitanje koje su još od antike postavili filozofi i znanstvenici. Baš kao što promatrač vidi drveće u svim smjerovima kad stoji u šumi, tako bi svaka crta vida u beskonačnom svemiru trebala završavati svjetlucanjem zvijezde. Neto rezultat trebao bi biti nebo osvijetljeno nebeskom svjetlošću. Ne samo da bi noćno nebo trebalo biti svjetlije, ako ne i vedrije nego tijekom dana, već bi toplina svih tih sunčevih zraka trebala biti dovoljna da se Zemljini okeani povuku! Stoga bi zvjezdan prizor prikazan na upečatljivoj slici koja prati ovaj članak trebao izgledati kao nestale zvijezde u usporedbi s pogledom u Kozmos iznad.
Edgar Allen Poe razmišljao je o ovoj zagonetki u svom djelu iz 1850. pod nazivom „Moć riječi“. Pomenuo je kombinirano osvjetljenje zračeno nebeskom svjetlošću kao "zlatne zidove Svemira". Na primjer, promatrač u šumi vidi ekran stabala jer se šuma nastavlja dalje od pozadinske granice - prosječna udaljenost na kojoj stablo prekida liniju vida. Slično tome, iz bilo koje točke beskonačnog Svemira ispunjenog zvijezdama, zvijezde koje su blizu trebale bi se preklapati sa zvijezdama koje su dalje, sve dok svaki kvadratni inč pogleda ne bude ispunjen svjetlošću iz dalekog Sunca.
Trenutne procjene postavljaju broj zvijezda u Svemiru na 70 sekstilija (70 000 milijuna milijuna), na osnovu ankete koju su 2003. godine obavili australijski astronomi. To je deset puta veći broj zrna pijeska na svim Zemljinim plažama i pustinjama, a sigurno je i više nego dovoljno da cijelo nebo ispuni zvijezdom!
No, noćno nebo se ne budi u svjetlu Svemira, pa su rani teoretičari nagađali da su ili zvijezde ograničene u broju ili njihova svjetlost nekako nije uspjela doći do Zemlje. Kad su otkriveni međuzvjezdani prah, neki su pomislili da je razlog pronađen. No, proračuni su brzo pokazali da će čestice prašine apsorbirati svu nestašicu zvijezde, a čestice prašine same bi počele svijetliti.
Odgovor je konačno objasnjen implikacijama iz Teorije relativnosti Alberta Einsteina.
Negdje između deset i dvadeset milijardi godina, Svemir je nastao događajem nazvanim Veliki prasak. Zašto se to dogodilo i što mu je prethodilo, ostaju najdublje misterije, ali kako se to sada dogodilo, većina znanstvene zajednice izgleda prilično nepobitno. Sva materija i energija - u stvari sve što je ikada bilo, jest ili mogu biti - ograničena je na koncentrirano, nezamislivo gusto stanje. Zanimljivo je da nije bilo kao da je sve u Svemiru stisnuto na neko mjesto okruženo prostorom ispunjenim ničim. U stvari, to je bio svemir - sva materija, energija i sav prostor koji ispunjavaju. Vanjska mu je veličina bila nevažna jer nije imala vanjsku površinu; ništa nije postojalo izvan nje - to vrijedi i danas.
Zatim, iz razloga o kojima se još raspravlja, ovo jezgro Svemira počelo se ekspanzirati iznimno brzom brzinom kao da je doživjelo eksploziju. Ovo širenje nikad nije prestalo, u stvari, brzina se povećavala s vremenom! Više od točke naše rasprave govori činjenica da svemir je započeo u konačnom vremenu.
Još jedna implikacija teorije relativnosti pomaže objasniti naša tamna noćna neba. Svjetlost putuje ograničenom brzinom, Međutim, kreće se tako brzo da se izražava na udaljenosti koju putuje tijekom jedne godine. To je poznato kao svjetlosna godina i za to vrijeme svjetlost će proći 9,46 bilijuna (9,46 Ã 1012) kilometara ili 5,88 biliona (5,88 Ã 1012) miljama.
Prostor i vrijeme su isprepleteni. Ne možemo gledati u prostor bez da također gledamo unatrag u vremenu. Prostor je ogroman, a razdvojenost između zvijezda ogromna. Na primjer, prosječna udaljenost između zvijezda je nekoliko svjetlosnih godina. Ali to je blizu u usporedbi s drugim duljinama koje mjeri astronomija. Udaljenost od našeg Sunca do središta naše Galaksije iznosi oko 26 000 svjetlosnih godina ili 260 trilijuna kilometara! Udaljenost od naše Galaksije, Mliječnog puta, do sljedeće najbliže galaksije, smještene u zviježđu Andromede, iznosi više od 2 milijuna svjetlosnih godina. To znači da svjetlost koju vidimo večeras iz Velike Andromedine galaksije (M31) ostavljena je za Zemlju kad na ovom planetu nije bilo modernih ljudskih bića ili Homo Sapiensa - iako je naša evolucijska loza dobro uspostavljena. Udaljenost od Zemlje do najudaljenijeg objekta, galaksije koju je uočio svemirski teleskop Hubble, iznosi oko trinaest milijardi svjetlosnih godina. Mi vidimo ovu galaksiju kako je izgledala prije formiranja naše galaksije!
Dakle, razlog zbog kojeg su naša noćna neba crna, razlog što prostor nije ispunjen zasljepljujućom svjetlošću je taj što mnogo svjetla od zvijezda koje ispunjavaju nebo nije imalo vremena da dođu do Zemlje - mnogi su toliko daleko da su jednostavno neotkriti u ovo vrijeme. Dakle, iako je broj zvijezda u osnovi neograničen, broj zvijezda koje možemo vidjeti je konačan i to stvara nebeske praznine na nebu koje vidimo kao prostranstvo prostora.
Postoji i nekoliko drugih čimbenika zbog kojih se prostor čini nesvijetljen. Na primjer, mnoge zvijezde vremenom izumiru ili eksplodiraju i to uklanja njihov doprinos količini svjetlosti u Svemiru. Osim toga, zvjezdano svjetlo se smanjuje crvenim pomicanjem - fenomenom koji je izravno povezan sa širenjem Svemira. Crveni pomak sličan je Doplerovom učinku jer oboje uključuju istezanje svjetlosnih valova.
Doplerov efekt opisuje gibanje izvora svjetlosti u odnosu na promatrača. Svjetlost objekta koji se kreće prema promatraču postaje komprimirana prema višim frekvencijama ili plavom kraju svjetlosnog spektra. Svjetlost iz predmeta koji se odmiče postaje rastezanje prema nižim frekvencijama ili crvenom kraju.
Pomicanje crvene boje nema nikakve veze sa kretanjem izvora svjetlosti, već s udaljenošću svjetlosnog izvora od promatrača. Budući da se prostor širi u svim smjerovima, svjetlost iz vrlo dalekog izvora putuje sve veću udaljenost, a sama daljina koja se širi širi svoje svjetlosne valne duljine prema crvenom. Što je galaksija udaljenija, to je duži put koji njezino svjetlo mora prijeći da bi stiglo do Zemlje. Budući da se udaljenost između galaksije i Zemlje također stalno povećava, njezino se svjetlo proteže prema crvenom kraju spektra. Svjetlost iz vrlo dalekih galaksija može se, dakle, crveno preusmjeriti iz vidljivog spektra u infracrveno ili, izvan toga, u područje radio valova. Zbog toga, pomicanje crvene boje također smanjuje opseg vidljive zvijezde koja doseže Zemlju i čini da noćno nebo izgleda tamnije.
Slika predstavljena ovom raspravom snimio je astronom Brad Moore iz svog privatnog opservatorija u blizini Melbournea u Australiji početkom ove godine. Ovaj se prizor nalazi u blizini maglice Velika Carinae i poznat je kao NGC 3324. Također ima zajedničko ime maglica Keyhole, a maglica i Eta Carinae nalaze se na oko 9 000 svjetlosnih godina od Zemlje u južnom zviježđu Carine. Sastoji se od mladog, vedrog nakupina zvijezda, od kojih neke osvjetljavaju okolnu maglu bogatu vodikom i čine je da blista.
Zanimljivo je da se ova maglica naziva i Gabriela Mistral zbog čudesne sličnosti s čileanskim pjesnikom koji je dobitnik Nobelove nagrade. Pogledajte izbliza i možete vidjeti njenu siluetu u magli.
Ipak, nijanse ove zapanjujuće slike nisu stvarne. Njima je dodijeljeno da predstavljaju i sastav materijala koji sadrži ovo stajalište. Kisik je predstavljen crvenom bojom, a zelena označava prisustvo vodika, a sumpor je prikazan plavom nijansom. Ova slika zahtijevala je 36-satnu izloženost 12-inčnim teleskopom Ritchey-Chretien Cassegrain i astronomskom kamerom od 3,5 megapiksela.
Imate li fotografije koje želite podijeliti? Pošaljite ih na astrofotografski forum Space Magazine ili ih pošaljite e-poštom, a možda ćemo ih naći i u Space Magazinu.
Napisao R. Jay GaBany
