Ak sa vesmír rozširuje naveky a ak je plný hviezd, prečo je nočná obloha temná? Túto otázku položili filozofi a vedci už od staroveku. Rovnako ako pozorovateľ vidí stromy vo všetkých smeroch, keď stojí v lese, každá čiara videnia v nekonečnom vesmíre by sa mala skončiť blikaním hviezdy. Čistým výsledkom by mala byť obloha horiaca nebeským svetlom. Nočná obloha by nemala byť tak jasná, ak nie jasnejšia, ako počas dňa, ale teplo zo všetkých tých slnečných lúčov by malo stačiť na to, aby ste uvarili zemské oceány preč! Preto by sa hviezdna scéna zobrazená na nápadnom obrázku, ktorý sprevádza tento článok, mala javiť ako chýbajúca hviezda v porovnaní s pozeraním sa na Kozmos vyššie.
Edgar Allen Poe premýšľal o tomto puzzle vo svojej práci z roku 1850 s názvom „Sila slov“. Kombinované osvetlenie vyžarované nebeským svetlom nazýval „zlatými stenami vesmíru“. Napríklad pozorovateľ v lese vidí obrazovku stromov, pretože les pokračuje ďalej ako je jeho pozadie - priemerná vzdialenosť, pri ktorej je čiara prerušená stromom. Podobne, z akéhokoľvek miesta v nekonečnom vesmíre naplnenom hviezdami by hviezdy, ktoré sú blízko, mali prekrývať hviezdy, ktoré sú ďalej, až kým nebude každý štvorcový palec pohľadu naplnený svetlom zo vzdialeného Slnka.
Podľa súčasných odhadov je počet hviezd vo vesmíre na úrovni 70 sext miliónov (70 000 miliónov miliónov), na základe prieskumu z roku 2003 uskutočneného austrálskymi astronómami. To je desaťnásobok počtu pieskových zŕn na všetkých zemských plážích a púšťach dohromady a určite viac ako dosť, aby naplnili celú oblohu hviezdnym svetlom!
Ale nočná obloha nie je vo svetle vesmíru zaplavená, takže čoskoro teoretici špekulovali, že počet hviezd je obmedzený alebo ich svetlo nejako nedosiahlo Zem. Keď sa objavil medzihviezdny prach, niektorí si mysleli, že sa zistil dôvod. Výpočty však rýchlo naznačili, že ak by prachové častice absorbovali všetky chýbajúce hviezdne svetlo, potom by prachové častice samy začali žiariť.
Odpoveď bola nakoniec vysvetlená dôsledkami teórie relativity Alberta Einsteina.
Niekde pred desiatimi až dvadsiatimi miliardami rokov bol vesmír tvorený udalosťou s názvom Veľký tresk. Prečo k tomu došlo a čo mu predchádzalo, zostávajú najhlbšími záhadami, ale zdá sa, že sa to stalo teraz pre väčšinu vedeckej komunity dosť nevyvrátiteľnými. Všetka hmota a energia - v podstate všetko, čo kedy bolo, je alebo môže byť - bolo obmedzené na koncentrovaný, nepredstaviteľne hustý štát. Je zaujímavé, že to nebolo, akoby sa všetko vo vesmíre vytlačilo na nejaké miesto obklopené priestorom naplneným ničím. V skutočnosti to tak je bol vesmír, všetka hmota, energia a všetok priestor, ktorý vyplnia. Jeho vonkajšia veľkosť nebola dôležitá, pretože nemala vonkajší povrch; mimo nej neexistovalo nič - to platí dodnes.
Potom, z dôvodov, o ktorých sa stále diskutuje, sa toto jadro vesmíru začalo rozširovať extrémne rýchlo, akoby došlo k explózii. Toto rozširovanie nikdy neprestávalo, v skutočnosti sa jeho rýchlosť postupom času zvyšuje! Viac k veci našej diskusie je skutočnosť, že vesmír sa začal v konečnom okamihu.
Jeden ďalší dôsledok teórie relativity pomáha vysvetliť aj našu temnú nočnú oblohu. Svetlo cestuje konečnou rýchlosťou, Pohybuje sa však tak rýchlo, že jeho rýchlosť je vyjadrená v vzdialenosti, ktorú urazí za jeden rok. Toto je známe ako svetelný rok a počas tohto času svetlo prejde 9,46 biliónov (9,46 A – 1012) kilometrov alebo 5,88 biliónov (5,88 A - 1012) míle.
Priestor a čas sú vzájomne prepojené. Nemôžeme sa pozerať do vesmíru bez toho, aby sme sa tiež pozerali dozadu v čase. Priestor je obrovský a oddelenie medzi hviezdami je obrovské. Napríklad priemerná vzdialenosť medzi hviezdami je niekoľko svetelných rokov. To je však podobné v porovnaní s inými dĺžkami meranými astronómiou. Vzdialenosť od nášho Slnka do centra našej Galaxie je asi 26 000 svetelných rokov alebo 260 biliónov kilometrov! Vzdialenosť od našej Galaxie, Mliečnej dráhy, k najbližšej najbližšej galaxii, ktorá sa nachádza v súhvezdí Andromeda, je viac ako 2 milióny svetelných rokov. To znamená svetlo, ktoré dnes večer vidíme z Galaxie Veľkej Andromedy (M31), keď na tejto planéte neboli žiadne moderné ľudské bytosti alebo Homo Sapiens, hoci naša evolučná línia bola dobre zavedená. Vzdialenosť od Zeme k najvzdialenejšiemu objektu, galaxii, ktorú pozoroval Hubbleov vesmírny teleskop, je asi trinásť miliárd svetelných rokov. Vidíme túto galaxiu tak, ako vyzerala predtým, ako sa našla naša galaxia!
Takže dôvod, prečo sú naše nočné oblohy čierne, dôvod, prečo nie je vyplnený oslepujúcim svetlom, je ten, že väčšina svetla z hviezd, ktoré zapĺňajú oblohu, nemala čas na to, aby sa dostala na Zem - mnoho z nich je tak ďaleko, že sú jednoducho nezistiteľné. v tejto dobe. Aj keď je počet hviezd v podstate nekonečný, počet hviezd, ktoré vidíme, je konečný, a to vytvára na oblohe tmavé medzery, ktoré vidíme ako obrovský priestor.
Existuje aj niekoľko ďalších faktorov, ktoré spôsobujú, že sa priestor javí ako nesvetlený. Napríklad mnoho hviezd v priebehu času vymrie alebo vybuchne, a tým sa odstráni ich príspevok k množstvu svetla vo vesmíre. Hviezdne svetlo sa navyše redukuje červeným posunom - jav, ktorý priamo súvisí s expanziou vesmíru. Červené posunutie je podobné Dopplerovmu efektu, pretože obidva zahŕňajú napínanie svetelných vĺn.
Dopplerov jav popisuje pohyb svetelného zdroja vzhľadom na pozorovateľa. Svetlo z objektu, ktorý sa pohybuje smerom k pozorovateľovi, sa stlačí smerom k vyšším frekvenciám alebo k modrému koncu svetelného spektra. Svetlo z objektu, ktorý sa pohybuje, sa roztiahne smerom k nižším frekvenciám alebo k červenému koncu.
Červený posun nemá nič spoločné s pohybom svetelného zdroja, ale skôr so vzdialenosťou svetelného zdroja od pozorovateľa. Pretože sa priestor rozširuje vo všetkých smeroch, svetlo z veľmi vzdialeného zdroja putuje stále sa zväčšujúcou vzdialenosťou a zväčšujúca sa vzdialenosť sama o sebe napína svoje vlnové dĺžky smerom k červenej. Čím je galaxia vzdialenejšia, tým dlhšia je cesta, po ktorej musí svetlo prejsť, aby sa dostali na Zem. Pretože sa vzdialenosť galaxie od Zeme neustále zvyšuje, jej svetlo sa tiahne smerom k červenému koncu spektra. Svetlo z veľmi vzdialených galaxií tak môže byť červeno posunuté z viditeľného spektra do infračerveného žiarenia alebo mimo neho do ríše rádiových vĺn. Preto červené posunutie tiež redukuje rozsah viditeľného hviezdneho svetla, ktoré dosahuje Zem a spôsobuje, že nočná obloha je tmavšia.
Obrázok predstavený pri tejto diskusii vytvoril astronóm Brad Moore z jeho súkromného observatória neďaleko austrálskeho Melbourne začiatkom tohto roka. Táto scéna sa nachádza v blízkosti Veľkej hmly Carinae a je známa ako NGC 3324. Má tiež všeobecný názov Hmlovina Kľúčová diera a obe ňou, ako aj hmlovina Eta Carinae, sa nachádzajú asi 9 000 svetelných rokov od Zeme v južnom súhvezdí Carina. Skladá sa z mladého, jasného zhluku hviezd, z ktorých niektoré osvetľujú okolie, hmlovinu bohatú na vodík a žiaria.
Je zaujímavé, že sa to nazýva aj hmlovina Gabriela Mistral, pretože je to záhadná podoba čílskeho básnika, ktorý získal Nobelovu cenu. Pozrite sa pozorne a môžete vidieť jej siluetu v hmlovine.
Odtiene v tomto ohromujúcom obraze však nie sú skutočné. Bolo im pridelené, aby tiež predstavovali zloženie materiálu, ktorý tvorí tento pohľad. Kyslík je reprezentovaný červenou farbou, zelená označuje prítomnosť vodíka a síra je znázornená modrým odtieňom. Tento obrázok si vyžadoval 36-hodinovú expozíciu prostredníctvom 12,5 palcového Ritchey-Chretien Cassegrainovho ďalekohľadu a 3,5 megapixelového astronomického fotoaparátu.
Máte fotografie, ktoré chcete zdieľať? Uverejnite ich vo fóre pre astrofotografiu v časopise Space Magazine alebo im pošlite e-mail a my by sme ho mohli predstaviť v časopise Space Magazine.
Napísal R. Jay GaBany
