Над этим вопросом учёные размышляли с древнейших времён. В 1800 году Генрих Ольберс пришёл к выводу, что если наша Вселенная на самом деле бесконечна, то звёзд в ней тоже должно быть бесконечное число. А значит, куда бы мы ни посмотрели — всё равно наш взгляд должен наткнуться на какую-то звезду. Отсюда можно сделать вывод, что ночное небо и всё пространство во Вселенной должны быть всегда очень яркими. Но почему тогда ночное небо и космос в целом такие тёмные?
Слишком молодая Вселенная
Конечно, по всей Вселенной разбросано колоссальное количество источников света, этих самых звёзд и галактик. Но их количество, которое мы можем увидеть с Земли в ночном небе, всё же не бесконечно, и оно ограничено скоростью света, а также самой физикой расширения Вселенной.
Насколько нам сейчас известно, Вселенная имела начало или, по крайней мере, было время, примерно 13,7 миллиарда лет назад, когда она была настолько маленькой и плотной, что наше стандартное представление о пространстве и времени для неё не работали. Из-за этого, когда мы смотрим в ночное небо на далёкие звёзды и галактики, то мы понимаем, что за ними есть ещё большее количество таких же объектов, но увидеть мы их не можем только потому, что в связи с ограниченностью скорости света, с момента Большого Взрыва свет этих объектов ещё не успел долететь до нас. Ведь по меркам астрономических расстояний 13,7 млрд лет это не так уж и много.
Расширение Вселенной
Как было сказано выше, Вселенная расширяется, а это значит, что далёкие галактики удаляются от нас. Мы знаем это благодаря тому, что когда объекты удаляются от нас, они становятся, так сказать, красными. Явление смещения частоты света, излучаемого определённым объектом при его перемещении в пространстве называется эффектом Доплера. Примером этого эффекта для звуковых волн является движение автомобиля мимо нас. Когда автомобиль приближается, то его звук становится выше, а когда удаляется — ниже.
В результате этого длина волны света становится больше и он смещается к красной части спектра. И чем дальше объект, тем быстрее он удаляется от нас, а значит, становится более красным, пока его свет не станет инфракрасным. После этого мы больше не можем увидеть данный объект, по крайней мере, невооружённым глазом. Поэтому мы можем говорить о том, что в тех частях неба, где мы видим темноту, на самом деле полно галактик, просто мы не воспринимаем их излучение.
Космическое фоновое излучение
Давайте предположим, что мы нашли точку на небе, где нет звёзд и взглянули туда. Невооружённым глазом мы ничего не увидим, но при помощи специальных телескопов мы сможем видеть излучение, уже не от звёзд или галактик, а от того, что осталось от Большого Взрыва. Таким образом, мы обнаружим космическое фоновое излучение, которое согласно наблюдениям поступает более или менее равномерно со всех сторон, образуя так называемый фон за пределами звёзд.
1% этого излучения мы видим в чёрно-белом шуме старых телевизоров. Если бы наши глаза могли видеть в микроволновом и радио- диапазонах , то мы заметили бы, что ночное небо практически полностью светится.
Поэтому мы можем сделать вывод, что ночное небо выглядит тёмным по двум причинам. Во-первых, потому, что сама Вселенная имела начало и с момента Большого Взрыва свет от далёких объектов ещё не успел достичь нас. А во-вторых, потому что большая часть космического излучения не видна невооружённым глазом. Если бы мы его видели, то небо казалось бы нам одним сплошным источником света.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.