Мы видим ночью темное небо. Не очевидно, почему это должно быть так.
Если вы стоите в небольшой роще и смотрите на горизонт, вы можете увидеть участки неба вдали между стволами деревьев. Но если вы стоите в густом лесу, ваш взгляд везде загораживает «сплошная стена» из стволов деревьев.
Теперь перейдём ко Вселенной и рассмотрим возможность того, что она бесконечна и заполнена светящимися объектами (звездами и содержащими их галактиками). Если это так, то на каждой линии обзора с Земли в конце концов будет наблюдаться яркий объект. Это означает, что если Вселенная бесконечна и содержит бесконечное количество ярких объектов, то и ночное небо будет ярким! Поскольку ночное небо темное, это говорит нам о том, что одно из наших предположений о Вселенной неверно.
На левой панели представлена Вселенная со звездами, случайно расположенными вокруг Земли. С точки зрения наблюдателя можно провести линию до каждой звезды в поле его зрения. Если Вселенная бесконечна и заполнена звездами, находящимися на разном расстоянии от нас, то каждая линия взгляда должна попасть на звезду. Это показано на правой панели – вы должны увидеть ночное небо, усыпанное звездами. Вместо этого ночное небо практически черное.
Еще в 1610 году немецкий астроном Иоганн Кеплер впервые обозначил эту проблему. Он также предложил решение: он посчитал, что вселенная звезд простирается только на конечное расстояние. Как только линия обзора наблюдателя пересекает эту границу, то он сталкивается только с пустым пространством. Но как далека эта граница? Почему она именно там? Что лежит за её пределами?
Астрономы после Кеплера предлагали различные решения проблемы темного ночного неба, получившее название парадокса Ольберса. В 1823 году немецкий астроном Генрих Ольберс предположил, что свет звезд постепенно поглощается в космосе, и это отсекает свет от любых звезд, находящихся на достаточно большом расстоянии. Но и это предположение не решает проблемы. Любой поглощающий свет межзвездный газ или пыль будут просто нагреваться и переизлучать весь поглощенный ими звездный свет. При этом энергия, достигающая нас, будет такой же.
Так почему же ночное небо темное? Первый научно обоснованный ответ дал в 1848 году американский поэт и писатель Эдгар Аллан По. Он предположил, что Вселенная недостаточно стара, чтобы заполнить всё небо светом. Вселенная может быть бесконечна в размере, думал он, но с момента её возникновения не прошло ещё достаточно времени, чтобы звездный свет достиг нас из самых дальних уголков космоса.
Астрономы пришли к выводу, что Вселенная возникла 13,8 миллиарда лет назад. Это означает, что мы можем видеть только ту ее часть, которая находится в пределах 13,8 миллиарда световых лет от нас. За этим космическим горизонтом может находиться бесконечное количество звезд, но мы не можем их увидеть из-за того, что их свет еще не достиг нас. А наблюдаемая часть Вселенной содержит слишком мало звезд, чтобы заполнить небо светом.
Но это еще не все решение парадокса. Большинство звезд, таких как наше Солнце, сияют лишь несколько миллиардов лет, прежде чем израсходуют свое ядерное топливо и погаснут. Умирающие звезды выбрасывают газ и пыль обратно в космос, и этот материал дает жизнь новым поколениям звезд. Но через несколько поколений звезд все ядерное топливо во Вселенной в конце концов закончится, и образование светящихся звезд прекратится. Таким образом, даже если Вселенная была бы бесконечно старой и бесконечно большой, в ней не было бы достаточно топлива, чтобы звезды всегда сияли и наполняли звездным светом все пространство. И поэтому ночное небо темное.
Чтобы первыми узнавать о последних космических открытиях и новых интересных фактах о Вселенной подписывайтесь на канал «Глубины космоса» в Телеграм