این پرسش که چرا فضای کیهانی با وجود انبوه ستارگان همچنان تاریک است، قرن‌ها ذهن انسان‌ها را به خود مشغول کرده است. این مسئله در علم نجوم به نام پارادوکس اولبرس (Olbers’ Paradox) شناخته می‌شود. ستاره‌شناسان تخمین می‌زنند که حدود ۲۰۰ میلیارد تریلیون ستاره در جهان قابل مشاهده وجود دارد. بسیاری از این ستارگان به‌اندازه خورشید یا حتی درخشان‌تر از آن می‌درخشند. پس چرا آسمان شب غرق در نور نیست؟ برای پاسخ به این سوال جذاب با اِروتِک همراه باشید.
نویسنده: برایان جکسون، استاد نجوم، دانشگاه ایالتی بوئیز
اقتباس از مقاله‌ای که در The Conversation منتشر شده است.
به‌عنوان یک ستاره‌شناس که به مطالعه ستارگان و سیارات، از جمله سیارات فراخورشیدی، می‌پردازم، سوال‌هایی از این دست را برای درک کیهان بررسی می‌کنم. پاسخ این پرسش که چرا فضای کیهانی تاریک است، چیزی فراتر از فاصله زیاد بین ستارگان و زمین است.
| اولین نکته در نجوم و اخترشناسی؛ سال نوری دقیقاً چیست؟ |
در نگاه اول، ممکن است فکر کنید که تاریکی به دلیل فاصله زیاد ستارگان از ماست. درست است که فاصله باعث می‌شود ستارگان کم‌نورتر به نظر برسند—به‌طوری که یک ستاره در فاصله ۱۰ برابر دورتر، ۱۰۰ برابر کم‌نورتر دیده می‌شود؛ اما این توضیح به‌تنهایی معمای تاریکی فضا را حل نمی‌کند. چیزی عمیق‌تر در میان است!
جهان را مانند یک حباب تصور کنید!
فرض کنید جهان آن‌قدر قدیمی است که نور حتی دورترین ستارگان نیز به زمین رسیده باشد. همچنین فرض کنید که تمام ستارگان جهان ثابت هستند و هیچ حرکتی ندارند.
حال، یک حباب بزرگ را تصور کنید که زمین در مرکز آن قرار دارد. اگر شعاع این حباب حدود ۱۰ سال نوری باشد، داخل آن حدود دوازده ستاره قرار خواهد گرفت. البته بسیاری از این ستارگان، به دلیل فاصله چند سال نوری، از زمین بسیار کم‌نور به نظر می‌رسند.
اگر شعاع این حباب را به ۱,۰۰۰ سال نوری، سپس به ۱ میلیون سال نوری و بعد ۱ میلیارد سال نوری افزایش دهید، ستارگان دورتر کم‌نورتر و کم‌نورتر به نظر می‌رسند. اما در عین حال، تعداد بسیار بیشتری ستاره در داخل این حباب جای می‌گیرند که هرکدام مقداری نور به آسمان شب اضافه می‌کنند.
در این حالت، حتی اگر ستارگان دوردست کم‌نور باشند، تعداد زیاد آن‌ها باید باعث شود آسمان شب بسیار درخشان باشد!
با این توضیح، به نظر می‌رسد دوباره به نقطه اول بازگشته‌ایم. اما در واقع، یک قدم به پاسخ نهایی نزدیک‌تر شده‌ایم.
سن جهان و راز تاریکی آسمان شب
در توضیح حباب خیالی، از شما خواستم تصور کنید که ستارگان حرکت نمی‌کنند و جهان بسیار قدیمی است. اما واقعیت این است که جهان تنها حدود ۱۳ میلیارد سال قدمت دارد.
اگرچه ۱۳ میلیارد سال در مقیاس انسانی زمانی بسیار طولانی است، اما در مقیاس کیهانی نسبتاً کوتاه است. این مدت زمان به اندازه‌ای کوتاه است که نور ستارگانی که در فاصله‌ای بیش از ۱۳ میلیارد سال نوری قرار دارند، هنوز به زمین نرسیده است. به همین دلیل، حباب واقعی اطراف زمین که شامل تمام ستارگانی است که می‌توانیم ببینیم، تنها تا شعاعی حدود ۱۳ میلیارد سال نوری امتداد دارد.
در این حباب، ستارگان کافی برای پر کردن تمام خطوط دید ما وجود ندارند. البته اگر به برخی نقاط آسمان نگاه کنید، ستارگان را می‌بینید، اما در بخش‌های دیگری از آسمان هیچ ستاره‌ای دیده نمی‌شود.
این تاریکی به این دلیل است که در آن قسمت‌های تاریک، ستارگانی که ممکن است جلوی دید شما را بگیرند، آن‌قدر دور هستند که نورشان هنوز به زمین نرسیده است. با گذشت زمان، نور ستارگان دورتر فرصت بیشتری برای رسیدن به ما پیدا خواهد کرد.
تأثیر انبساط جهان
جهان در حال انبساط است، و این انبساط باعث می‌شود نوری که از فضا عبور می‌کند، کشیده شود. این پدیده به نام انتقال به سرخ کیهانی (Cosmological Redshift) شناخته می‌شود. هرچه انتقال به سرخ بیشتر باشد، نور مسافت بیشتری را طی کرده است.
به همین دلیل، برای مشاهده نور کهکشان‌های اولیه و بسیار دور، نیاز به تلسکوپ‌هایی با آشکارسازهای مادون قرمز داریم.
اثر دوپلر
ممکن است بپرسید آیا آسمان شب در نهایت کاملاً روشن خواهد شد؟ اما این ما را به بخش دیگری از فرضیه می‌برد: اینکه ستارگان حرکت نمی‌کنند. در حقیقت، جهان در حال انبساط است و دورترین کهکشان‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور از زمین دور می‌شوند.
به دلیل این حرکت سریع، نور ستارگان به رنگ‌هایی جابه‌جا می‌شود که چشم انسان نمی‌تواند ببیند. این اثر به نام اثر دوپلر (Doppler Shift) شناخته می‌شود. بنابراین، حتی اگر نور این ستارگان دوردست به شما برسد، باز هم قادر به دیدن آن با چشم خود نخواهید بود. به همین دلیل، آسمان شب هرگز کاملاً روشن نخواهد شد!
نویسنده: برایان جکسون، استاد نجوم، دانشگاه ایالتی بوئیز
اقتباس از مقاله‌ای که در The Conversation منتشر شده است.
منبع: Scitechdaily
