Club Aurora

Твоят прозорец към космоса.

Парадоксът на Олберс – или защо нощем небето трябва да е бяло
Най-трудните въпроси често звучат изненадващо просто. Като този: защо през нощта небето е черно? Отговорът на такъв елементарен наглед въпрос е занимавал най-големите умове... Парадоксът на Олберс – или защо нощем небето трябва да е бяло

Най-трудните въпроси често звучат изненадващо просто. Като този: защо през нощта небето е черно? Отговорът на такъв елементарен наглед въпрос е занимавал най-големите умове в последните няколко века и до ден-днешен не е напълно еднозначно решен.

Проблемът е в това, че ако вселената е безкрайна и звездите (или галактиките) в нея са равномерно разпръснати, то към която и точка от небето да погледнете, там задължително ще има някаква звезда, чиято светлина вие би трябвало да видите. По тази логика небето трябваше да бъде не черно, а бяло. Тъй като това е очевидно невярно, то със сигурност логиката ни е грешна. Но къде?

Ако във всяка точка на небето има звезда, то трябва да свети като Слънцето! Изображение: wikipedia.org

Един от първите големи учени, които си задали този въпрос, бил Йохан Кеплер. Някъде по негово време Галилео Галилей конструирал първия си телескоп и поглеждайки през него, към която и да е част от нощното небе, той видял многобройни звездички, невидими с просто око. При това, колкото по-мощни ставали телескопите, толкова повече звездички се виждали в окулярите им. Кеплер предположил, че ако наистина има безкраен брой звезди в една безкрайна вселена, то общият им блясък би трябвало да „засенчва” дори блясъка на Слънцето. Поради абсурдността на това твърдение, Йохан Кеплер заключил, че звезди съществуват само до определено разстояние от Слънцето, след което има само празно пространство. Но колко далеч е тази граница не било ясно.

Това са реплики на първия телескоп, с който Галилео Галилей е погледнал нагоре. Въпреки че той имал само 14 кратно увеличение (колкото един съвременен бинокъл), този телескоп довел до революция в науката. Снимка: Science Museum of London

Въпросът останал отворен и за идните поколения. През 19-ти век немският астроном Хайнрих Олберс за първи път ясно постулирал парадокса (поради което той носи неговото име – Парадокс на Олберс), като неговото обяснение било, че преминавайки през космоса, светлината се поглъща от несветещо вещество и така ние изобщо не можем да видим далечните звезди.На пръв поглед това обяснение не е лишено от основание – по подобен начин прахови облаци скриват светлината от звездите в центъра на нашата галактика и така те са невидими за нас. Ако светлината от галактичния център достигаше до Земята, той щеше да е един от най-ярките обекти на нощното небе. Но тази хипотеза също си имала слаби места –междузвездният газ няма как да поглъща светлинното излъчване на безброй много звезди, без да се нагрее и сам ще започне да свети след време.

Лазерът на Южната европейска обсерватория е насочен към центъра на Млечния път. Можете да си представите колко ярък щеше да е той, ако праховите облаци, които добре се виждат на тази снимка, не скриваха по-голямата част от него. Снимка: ESO / Ю. Белецки

Горе-долу по това време станало ясно, че нещо в дефиницията за вселена куца. Дотогава всички смятали, че тя е безкрайна в пространството, вечна във времето и статична – т.е. тя не се променя. Първият, който си позволил да обърне гръб на тези традиционни и фундаментални представи, всъщност изобщо не бил учен. Но изненадващо или не именно неговото обяснение било най-доброто за времето си. През 1848 г. американският поет и писател Едгар Алън По заявил, че небето е черно, защото вселената не е чак толкова стара, за да видим най-далечните й звезди. Чернотата просто маркира границата с райони от безкрайната вселена, чиято светлина, движеща се с 300 000 все още не е дошла при нас. Или с други думи – вселената не е съществувала винаги в този си вид и светлината, идваща до нас, е някакво крайно количество.

Близо век по-късно официалната астрофизика стигнала до същия извод. Вселената е започнала своя живот преди около 14 млрд. години и това означава, че ние можем да видим светлината от звезди на не повече от 14 млрд. светлинни години от нас. Отвъд този хоризонт може да има още безброй много звезди, но ние няма как да знаем, тъй като не е изминало достатъчно време, за да може светлината от тях да достигне Земята.

На това изображение от космическия телескоп Хъбъл виждате най-отдалеченият обект във видимата вселена (към 2011г.) – протогалактиката UDFj-39546284, чиято светлина е излъчена 480 млн. години след Големия взрив.

Означава ли това, че след известно време, когато светлината от тези далечни звезди стигне до нас, небето ще започне да побелява? Не е задължително. Дори е по-вероятно небето да почернее още повече. Днес знаем, че звездите не живеят вечно – след няколко милиарда години те изчерпват водорода си, необходим им за термоядрен синтез, свиват се под действие на гравитацията и спират да светят. Ако един ден във вселената се свърши водородът (който към настоящия момент съставлява 90% от видимата материя), то нови звезди няма да се образуват и една по една ще угаснат всички съществуващи звезди, докато пълен мрак не обхване целия космос. Един потискащ  финал, който между другото е завладяващо описан във фантастичния разказ на Айзък Азимов „Последният въпрос”.
Но дори идеята за начало на вселената не ни избавя напълно от Парадокса на Олберс. Според съвременната космология след образуването на вселената чрез т.нар. Голям взрив, в първите си мигове тя е представлявала хомогенна каша от нажежена до бяло материя. В онези времена космосът наистина е бил светъл, ала защо днес ние не виждаме тази светлина?
Светлината от Големия взрив наистина струи от всяко кътче на небето, ала има и малка уловка. Тъй като вселената след Големия взрив непрекъснато се разширява, светлината от Големия взрив трябва да изминава все по-голям път, докато достига до нас. Този хоризонт на ранната светеща вселена се отдалечава от нас и това води до едно явление, известно във физиката като ефект на Доплер. С две думи ефектът на Доплер постулира, че ако някакъв сигнал (било то звуков или електромагнитен) се излъчва от отдалечаващ се източник, то дължината на неговата вълна се увеличава. Обратно – ако източникът се приближава, дължината на вълната се намалява. И така, поради разширението на вселената, дължината на вълната на светлината й се отмества към по-нискочестотен диапазон на електромагнитното излъчване и сега се намира в микровълновия диапазон. Ние не виждаме микровълни, но имаме устройства, които могат да ги „видят”. Ето как изглежда небето в микровълновия обхват:

Снимка на космоса в микровълновия обхват от космическия телескоп Планк. Изображение: ESA

И се оказва, че небето изобщо не е черно. Само дето ние сме слепи за неговата светлина.

Еmil Petkov

Емил е авиационен инженер, който се опитва да предаде тук своите знания и опит. Намира космоса за вълнуващо място и се интересува как чрез новите технологии ще се приближим до него.

  • Димов

    26.февруари.2016 #1 Author

    Желая да прочета още подобни и интересни статии за космоса и всичко свързано с въпроси, които засягат нея.
    междудругото има 2-3 статии на майн страницата, дори тази статия беше скрита и случайно открих благодаря и се извинявам.

    Отговор

  • Еmil Petkov

    27.февруари.2016 #2 Author

    Здравей, можеш да се запознаеш с всички наши статии, като посетиш секцията блог от сайта ни – http://clubaurora.org/blog/

    Отговор

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *