Почему космос темный

То, что пространство черного цвета, — это то, что мы интуитивно знаем с первого раза, когда смотрим на ночное небо, но почему оно такого цвета? Разве не должны быть миллионы и миллионы звезд? Почему яркость этих звезд ни капельки не освещает общую черноту?

Вопрос о черноте Вселенной мы рассматриваем уже более 400 лет, но официальной формулировкой парадокса мы обязаны немецкому врачу Генриху Вильгельму Ольберсу в 1823 году. С тех пор он известен как парадокс Ольберса. Было много тех, кто пытался объяснить это, и нет, огромное расстояние, на котором эти звезды находятся от нас, не является правильным ответом — Все о науке, космосе, инновациях и исследованиях

Чернота на фотографиях

Прежде чем объяснить парадокс Ольберса, следует уточнить связанный с ним вопрос, который имеет и не имеет отношения. Это вопрос, который мы все, вероятно, задали себе, увидев одну из многих научных фотографий, сделанных одним из изобретений, которые мы отправили в космос. Почему фон такой черный? Где все звезды, туманности и галактики, которые образуют этот величественный пейзаж?

Фантастическое кино внесло большой вклад в то, чтобы заставить нас представить космическое пространство, полное света и цвета, но Звездные войны или Стражи Галактики не единственные виновники. Величественные фотографии телескопов, таких как Хаббл, также заставляют нас думать, что некоторые из этих пейзажей должны появиться на фотографиях НАСА. Однако вместо этого космическое агентство дарит нам фотографии Луны, Марса, Плутона или Сатурна, на которых фон равномерно черный

Объяснение этого явления связано с фотографией, а не с астрономией. Звезды прекрасно видны из космоса. На самом деле это то, откуда они лучше всего ценятся. Увы, космические агентства посылают зонды не за миллионы долларов, чтобы делать красивые фотографии, а для изучения чего-то конкретного.

Уловия освещения в космосе заставляют делать снимки с очень высокой выдержкой и очень короткой экспозицией, если мы хотим сфотографировать что-то очень близкое, освещенное солнцем. Тем не менее, получение хорошей фотографии звезд требует низкой выдержки и более длительной экспозиции.

Другими словами, Мы должны выбирать между тем, чтобы хорошо вытащить Сатурн, но с черным фоном, или хорошо вытащить фон, и чтобы Сатурн остался полностью белым от избытка света. Проблема не сильно отличается от классической фотографии со вспышкой на концерте. Свет от объектов на переднем плане делает фон черным, но если мы хотим сделать фон хорошо, то, что на переднем плане, будет выглядеть размытым и чрезмерно освещенным. Скорость, с которой движутся объекты, которые мы отправляем в космос, совсем не помогает улучшить эти фотографические проблемы.

Северное сияние с МКС в 2014 году. Ténue свет да, что позволяет увидеть звезды на той же фотографии
Северное сияние с МКС в 2014 году. Ténue свет да, что позволяет увидеть звезды на той же фотографии
Foto: NASA

В защиту космических агентств не всегда фотографии из космоса такие. С Международной космической станции, со временем и хорошей камерой, были сделаны прекрасные фотографии, на которых выдержка и низкая яркость окружающей среды позволяют увидеть Млечный Путь и просто впечатляющую космическую панораму.

Область W5 в созвездии Кассиопеи, замеченная Спитцером. Он взят на разных длинах волн инфракрасного спектра. Невооруженным глазом мы никогда не увидим ее такой.
Область W5 в созвездии Кассиопеи, замеченная Спитцером. Он взят на разных длинах волн инфракрасного спектра. Невооруженным глазом мы никогда не увидим ее такой.
Foto: NASA

Космические телескопы и другие датчики также получают очень хорошие фотографии, но потому, что они фокусируются на отдаленных уголках, где нет объекта на переднем плане, отражающего огромное количество света. Это не говоря уже о том, что они часто снимают изображения на длинах волн, которые не будут видны невооруженным глазом, таких как инфракрасные или ультрафиолетовые.

Проблема объяснения черноты невооруженным глазом

Отложив фотографию в сторону и вернувшись к парадоксу, предложенному Ольберсом. Мы знаем, что Вселенная вмещает миллионы и миллионы звезд в любом направлении, в котором мы смотрим. Как пространство может быть таким темным, если есть так много источников света?

Нынешнее объяснение черноты Вселенной вращается вокруг двух понятий, столь же старых, как мир: пространство и время. Мы знаем, что Вселенная настолько велика, что мы можем считать ее бесконечной. Однако мы также знаем, что он не бесконечно стар. По оценкам современной астрофизики, Вселенная сформировалась от 10 до 15 миллиардов лет назад. Свет быстрый, но не настолько, чтобы охватить всю Вселенную за это время. Другими словами, пространство черное, потому что большая часть света, излучаемого звездами, еще не успела добраться до нас.

Звездный питомник в Большом Магеллановом Облаке.
Звездный питомник в Большом Магеллановом Облаке.
Фото: ЕКА / Хаббл

Вторая часть проблемы заключается в том, что, хотя Вселенной 15 миллиардов лет, источники света, которые ее населяют, не так долговечны. Большинству звезд, которых мы знаем, от тысячи до 10 000 миллионов лет. Это добавляет к проблеме расстояния.

Есть и другие объяснения, которые дополняют предыдущее. Первый намекает на то, что в космосе едва ли есть поверхности (за исключением случайных облаков пыли далеко от нас), которые отражают обратный свет, чтобы создать фоновое освещение. Звезды похожи на маленькие точки света в пустой комнате, в которой стены находятся слишком далеко.

Существует также теория, что расширение Вселенной приводит к уменьшению интенсивности света. Мы знаем, что Вселенная расширяется с нулевого момента, называемого Большим Взрывом. Это расширение влияет на то же распространение света, длина волны которого удлиняется все больше и больше, пока не попадет в инфракрасный спектр, который нам не виден. Загвоздка этой теории заключается в том, что тогда ультрафиолетовое излучение должно быть преобразовано в видимый свет для нас, но, возможно, просто в том, что такого излучения не так много. Лучшее объяснение до сих пор парадокс Ольберса заключается в том, что мы живем в темной комнате, настолько невероятно большой, что свет еще не успел пройти через нее, и многие лампочки уже расплавились.

Яндекс.Метрика