В наблюдаемой Вселенной насчитывается примерно 200 миллиардов триллионов звёзд, среди которых есть те, что светят не менее ярко, а порой даже ярче нашего Солнца. Это порождает парадокс, который называется парадокс Ольберса: если во Вселенной так много звёзд, то почему ночное небо не озарено их светом?
Парадокс был назван в честь немецкого астронома Генриха Вильгельма Ольберса, который описал его в 1823 году, хотя похожие размышления были изложены ещё в XVIII веке. Парадокс Ольберса можно объяснить, если учесть, что Вселенная не бесконечна и не вечна, а имеет конечный возраст. Это означает, что свет от далеких звёзд ещё не успел дойти до нас, а также свет от самых далеких объектов расширяющейся Вселенной "уходит" в красную область спектра и становится невидимым для человеческого глаза из-за эффекта красного смещения.
Астрономы пытаются найти ответ на этот вопрос, и одним из возможных объяснений может быть огромное расстояние, которое разделяет нас со многими звёздами. Звезды, расположенные на расстоянии нескольких сотен, тысяч или даже миллионов световых лет, кажутся нам более тусклыми, чем они есть на самом деле. К примеру, звезда, находящаяся в сотнях световых лет от нас, будет восприниматься как менее яркая и заметная, нежели если бы она располагалась поближе. Однако следует подчеркнуть, что расстояние до звёзд — это лишь одна из причин, почему космос кажется нам таким тёмным.
Давайте проведем небольшой эксперимент и представим, что Вселенная так стара, что свет от самых удалённых звёзд уже успел достичь Земли. В этом гипотетическом сценарии все звёзды в космосе статичны.
Представьте себе огромный пузырь, в центре которого находится Земля. Допустим, этот пузырь имеет диаметр в 10 световых лет. В таком случае в его пределах находится около дюжины звёзд, многие из которых кажутся довольно тусклыми с поверхности нашей планеты из-за расстояния в несколько световых лет.
Теперь давайте увеличим пузырь до 1000 световых лет в поперечнике, затем до 1 миллиона и, наконец, до 1 миллиарда световых лет. С увеличением размера пузыря в нём появляется всё больше и больше звёзд, каждая из которых вносит свой вклад в общий свет. Несмотря на то, что самые далёкие звёзды кажутся нам всё более тусклыми, их количество растёт, и, казалось бы, ночное небо должно было бы сверкать ярким светом.
Похоже, что мы вернулись к тому месту, откуда начали, но на самом деле мы приближаемся к ответу.
Возраст имеет значение. В нашем воображаемом пузыре мы предполагали, что звёзды неподвижны, а Вселенная очень стара. Однако реальный возраст Вселенной составляет всего лишь около 13 миллиардов лет.
Хотя 13 миллиардов лет кажутся невероятно долгим сроком с человеческой точки зрения, в астрономических масштабах это относительно короткий период времени. Этого времени недостаточно для того, чтобы свет от звёзд, расположенных дальше примерно 13 миллиардов световых лет, добрался до Земли. Таким образом, реальный "пузырь" вокруг Земли, включающий в себя все видимые нам звёзды, ограничен радиусом в 13 миллиардов световых лет.
Внутри этого пузыря не хватает звёзд, чтобы заполнить каждый уголок нашего поля зрения. Если вы посмотрите в небо, в одних местах вы увидите звёзды, а в других — нет. Это происходит потому, что в тёмных участках неба звёзды, которые могли бы перекрыть нашу линию зрения, находятся так далеко, что их свет ещё не достиг нас. Со временем свет от этих всё более удалённых звёзд достигнет Земли.
Доплеровский сдвиг Теперь можно задаться вопросом, станет ли ночное небо когда-нибудь полностью освещённым. Но это приводит нас к другому моменту, который мы рассматривали ранее: к тому, что звёзды не движутся. На самом деле, Вселенная расширяется, и самые удалённые галактики удаляются от нас почти со скоростью света.
Из-за того, что галактики удаляются так быстро, свет от их звёзд смещается в спектре, становясь невидимым для человеческого глаза. Этот эффект называется доплеровским сдвигом. Таким образом, даже если бы свету хватило времени, чтобы добраться до нас, мы всё равно не смогли бы увидеть свет от самых далёких звёзд. И ночное небо не было бы полностью освещённым. Если подождать ещё дольше, в конечном итоге все звёзды погаснут — звёзды, подобные нашему Солнцу, горят около 10 миллиардов лет. Астрономы предполагают, что в далёком будущем, через тысячи триллионов лет, Вселенная станет тусклой и останутся только остатки звёзд, такие как белые карлики и чёрные дыры.
Так что, несмотря на то, что наше ночное небо не полностью заполнено звёздами, мы живём в уникальное время в истории Вселенной и можем наслаждаться её красотой, наполненной светом и тьмой.