Почему в космосе темно?

В космосе темно. Однако астрономы не могут понять почему на протяжении нескольких столетий. Изображение: miro.medium.com

Несмотря на то, что космос заполнен звездами, сам по себе он темный. Но почему? Этот казалось бы простой вопрос на деле настолько сложный, что даже получил специальное название парадокс Ольберса. Судите сами по оценкам астрономов, в наблюдаемой Вселенной насчитывается около 200 миллиардов триллионов звезд. Многие из них такие же яркие, как наше Солнце, но еще больше звезд сияют намного ярче. Так почему же, в таком случае, космос не наполнен ослепительным светом? Астрономы справедливо полагают, что ответ может заключаться в расстоянии многие наблюдаемые нами звезды находятся очень далеко от Земли. А чем дальше находится звезда, тем менее яркой она выглядит. Но это лишь часть головоломки, различные решения которой предлагались на протяжении веков. Теперь же, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, исследователи предлагают новое решение знаменитого парадокса.

Парадокс Ольберса

Парадокс Ольберса назван в честь Генриха Вильгельма Ольберса, немецкого астронома, который популяризировал его в 19 веке. На самом деле этот парадокс впервые обсуждался более ранними мыслителями, включая Томаса Диггеса, Иоганна Кеплера, Эдмонда Галлея и Жана-Филиппа де Шез. Все они задавались вопросом о том, почему ночное небо не такое яркое, как дневное, учитывая предположение, что Вселенная бесконечна и полна звезд.

Чтобы понять парадокс Ольберса, давайте представим простую аналогию. Предположим, вы находитесь в закрытой комнате без окон и дверей, а в руке у вас электрическая лампочка. Если включить ее, то в комнате станет светло. Теперь предположим, что в другой руке у вас есть еще одна лампочка, которую вы тоже включаете из-за чего в комнате станет еще светлее, так как источников света стало больше.

Если в космосе полно звезд, то почему он темный? Изображение: www.syfy.com

Выходит, если добавлять в комнату все больше и больше лампочек, то в конечном итоге в ней станет так светло, что разглядеть хоть что-нибудь будет затруднительно. Так происходит потому, что свет от всех лампочек заполняет каждый уголок комнаты, а значит места для темноты в ней попросту больше нет.

Обязательно подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Теперь давайте применим эту аналогию к ночному небу. Если Вселенная бесконечна и полна звезд, то во всех направлениях должно быть по звезде, независимо от того, как далеко они находятся. Свет от этих звезд в конце концов должен дойти до нас, даже если на это потребуется очень много времени. Ночное небо должно быть таким же ярким, как и дневное, или даже ярче. Но почему в реальности все не так?

В поисках ответа

Ответ может показаться очевидным: звезды находятся слишком далеко, а еще они слишком тусклые, чтобы наблюдать их невооруженным взглядом. Вот только это неудовлетворительное объяснение даже если звезды находятся очень далеко, а свет от них очень тусклый, их количество должно компенсировать и расстояние и яркость.

Ответ на вопрос о том, почему в космосе темно, по-прежнему неизвестен. Изображение: mediaproxy.salon.com

Например, если посмотреть на далекий горный хребет, то разглядеть на нем каждое отдельное дерево или скалу не получится, однако их форму и цвет мы увидим. Точно так же, глядя на далекую галактику, увидеть каждую звезду и планету будет невозможно, в отличие от формы галактики и ее цвета.

Следовательно, если на небе достаточно звезд во всех направлениях, их совокупный свет должен сделать ночное небо ярким. Но в реальности этой яркости вновь недостаточно. Даже если предположить, что Вселенная однородна и статична, нам понадобится около 10 Солнц в каждом направлении, чтобы получить «желаемый» результат.

Более того, Вселенная неоднородна в ней есть области с различной плотностью и температурой. Часть света, исходящего от звезд, может быть заблокирована или рассеяна пылью, газом и другими объектами в космосе. К тому же, Вселенная не статична. Напротив, она динамична и развивается.
Это означает, что звезды не вечны, а некоторые из них, давно исчезли, уменьшив свой вклад в яркость ночного неба.

Вселенная расширяется с ускорением. Изображение: content.api.news

Как видите, могут существовать и другие факторы или явления, которые влияют на внешний вид ночного неба, а парадокс Ольберса не просто курьез или загадка. На самом деле это окно в природу Вселенной и ее историю, который бросает всему, что мы знаем о космосе.

Вам будет интересно: Новое значение постоянной Хаббла: почему Вселенная расширяется с ускорением?

«Новые горизонты»

Четыре года назад астрономы получили потрясающее представление о новом типе научных исследований, которые они могут выполнять: они, наконец, смогут определять наличие (или отсутствие) космического оптического фона суммы излучения в оптических длинах волн, исходящего от объектов, расположенных за пределами Млечного Пути за всю историю Вселенной.

В 2022 году астрофизики из Рочестерского технологического института проанализировала сотни изображений фонового света, сделанных устройством дальней разведки (LORRI) космического зонда «Новые горизонты» (New Horizons). Результаты, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal подтвердили, что космический аппарат наблюдает гораздо больше света, чем должен.

Космический аппарат NASA «Новые горизонты» изучает яркость Вселенной. Изображение: media-ecn.s3.amazonaws.com

Интересно и то, что к похожим результатам ранее пришла другая группа ученых из различных исследовательских институтов и обсерваторий. Они также использовали данные прибора LORRI, но ориентировались на единичные снимки. В сумме эти результаты означают, что во Вселенной должны существовать неизвестные нам источники излучения, а космос за пределами Млечного Пути намного ярче, чем считалось.

Не пропустите: New Horizons получил новые данные о формировании планет

Сколько света во Вселенной и как это узнать?

Итак, если сумма всего этого света, то есть космического оптического фона, соответствует свету, который, по прогнозам, должен исходить от галактик и их черных дыр, то мы можем подтвердить современную картину Вселенной. Однако, если это не так и дальний космос не совсем темный, то во Вселенной есть что-то, о чем мы понятия не имеем.

Ситуация, однако, стала еще запутаннее, после публикации результатов нового исследования, ознакомиться с которыми можно на сервере препринтов ArXiv (это означает, что работа не прошла экспертное рецензирование). Новое открытие опровергает результаты предыдущих исследований, в которых предполагалось, что поверх света известных галактик существует «космический оптический фон».

Сколько света во Вселенной и как это узнать? Самый глубокий снимок галактик на ночном небе, сделанный NASA с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Изображение: bigthink.com. Фото.

Самый глубокий снимок галактик на ночном небе, сделанный NASA с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Изображение: bigthink.com

Вам будет интересно: Сколько материи во Вселенной на самом деле?

Теоретически, единственным «космическим оптическим фоном», который должен присутствовать во Вселенной, является свет, излучаемый звездами, который должен быть ограничен галактиками и более крупными скоплениями материи, плюс немного дополнительного отраженного света изнутри тех же структур. Но с Земли и даже из космоса в пределах нашей Солнечной системы мы не можем провести эти измерения там слишком много «рассеянного света» от нашей звезды, отражающегося от крошечных частиц в межпланетном пространстве, чтобы обнаружить истинную темноту.

В пространстве между этими галактиками существует множество неразличимых слабых галактик, которые вносят свой вклад в космический оптический фон. Количественная оценка этого фона на всех длинах волн является жизненно важной задачей для обеспечения того, чтобы наша космологическая модель точно отражала реальность, отмечают астрономы.

Ученые уже провели экстраординарную перепись тусклых галактик на самых разных расстояниях, используя мощные методы глубокого обзора с высоким разрешением с помощью таких обсерваторий, как телескоп Джеймса Уэбба и Хаббл, а также используя методы широкого обзора с более низким разрешением в таких телескопах, как Sloan Digital Sky Survey, Gaia и Euclid. Но у всех этих телескопов есть существенный недостаток: они расположены недостаточно далеко от Солнца.

Откуда во Вселенной берется свет? Изображение: i.gzn.jp/img

В результате существует риск того, что рассеянный свет, как от Млечного Пути, так и от зодиакальной пыли, загрязняет эти обсерватории. Чтобы исследовать глубины межзвездного пространства, нам необходимо устранить эти источники, за неимением лучшего выражения, «светового загрязнения».

А вы знали, что космический телескоп Джеймс Уэбб уловил свет самых первых галактик во Вселенной? Подробности здесь, не пропустите!

Таким образом, единственный реальный вариант по мнению астрономов, это улететь очень и очень далеко, на огромные расстояния, где плотность частиц межпланетной пыли крайне мала. Выходит, хотя звезды, галактики и Млечный путь привычное зрелище на ночном небе, происходящее за его пределами загадка, а парадокс Ольберса по-прежнему не имеет решения.

Источник: hi-news.ru

К списку статей