Manchmal führen die einfachsten Fragen und Antworten zu tiefen Einsichten. Unter den Fragen, die an unsere Sektion geschickt wurden, gab es viele wundervolle und interessante, aber diese Woche erhält der Leser,
der nach dem Abgrund des Weltraums
fragt , die Ehre, eine Antwort zu erhalten:
Kann der Kosmos, den wir nachts sehen, schwarz sein, weil eine Person nicht sehr weit sehen kann?
Mit anderen Worten, warum ist der Nachthimmel so dunkel und ohne Licht?
Wenn Sie darüber nachdenken, macht dies keinen Sinn. In der Tat ist unsere Atmosphäre transparent und ermöglicht es uns, in die Tiefen des Weltraums zu schauen, wenn sich die Sonne auf der anderen Seite unserer Welt befindet. Aufgrund unserer Lage in der Galaxie ist nur ein Teil des Universums durch galaktisches Gas und Staub vor uns verborgen und blockiert das Licht der zentralen Abschnitte der Milchstraße. Aber wenn wir in einem wirklich unendlichen Universum leben würden, würden wir in jeder Blickrichtung über eine ausreichend große Entfernung sicherlich auf einen hellen Lichtpunkt stoßen.
Natürlich können wir in die tiefsten Tiefen des Weltraums schauen, wo Sie weder Sterne oder Galaxien noch mit bloßem Auge oder durch gewöhnliche Teleskope sehen können - wir können das Teleskop zu ihnen zwingen. Hubble, um solche Punkte für Stunden und Tage zu betrachten. Danach stellen wir fest, dass das Universum tatsächlich mit Sternen und Galaxien gefüllt ist. Millionen, Milliarden und Dutzende Milliarden Jahre, Licht wandert durch das Universum und erreicht unsere Ausrüstung. Es mag einige Zeit dauern, um genügend Photonen aus so großer Entfernung zu sammeln, aber da der beobachtbare Teil des Universums mindestens 170 Milliarden Galaxien enthält, kann man sich fragen, ob ihre Anzahl unendlich ist.
Im Prinzip ist dies möglich, aber die für uns sichtbare Menge kann nicht nur unendlich sein. Im 19. Jahrhundert erkannte
Heinrich Wilhelm Olbers , dass wenn das Universum wirklich unendlich wäre und es unendlich viele Sterne gäbe, Ihr Blick früher oder später, wo immer Sie hinschauen, über die Oberfläche eines Sterns stolpern würde. Sie würden die Galaxien nicht so sehen, wie wir sie sehen, da sie hauptsächlich aus Leere bestehen. Sie würden all diese Sterne sehen, plus alle Sterne in den Galaxien dahinter, plus noch weiter entfernte Sterne usw. Gehen Sie in einer geraden Linie Milliarden, Billionen, Billiarden Lichtjahre - früher oder später werden Sie auf einen Stern stoßen.
Einfache Mathematik: Wenn Sie einen unendlichen Raum mit einer endlichen Materiedichte ungleich Null einnehmen und dann von überall in eine beliebige Richtung schauen, werden Sie früher oder später in endlicher Entfernung auf diese Substanz stoßen. Wenn der Kosmos mit Sternen gefüllt ist, wenn auch selten, aber endlos und mit der gleichen Dichte, dann werden Sie auf einen Stern stoßen, wohin Sie auch schauen. Und um dies zu vermeiden, funktioniert es nicht, alles auf staubabsorbierendes Licht zu werfen.
Der mathematische Satz, der besagt, dass das Licht von Sternen aus allen Richtungen früher oder später Ihren Standort erreicht, gilt für alle Teile des Weltraums, einschließlich Staub. Mit der Zeit erwärmt sich dieser Staub, so dass er auch zu glühen beginnt. Wenn dies unser Universum wäre - statisch, unendlich, mit unendlich leuchtenden Sternen - wäre der Nachthimmel für immer hell.
Was rettet uns? Wenn Sie wollen - ob Sie es glauben oder nicht -, aber es ist der Urknall! Die Tatsache, dass das Universum nicht für immer existiert und wir daher nur Sterne und Galaxien sehen können, die sich in endlicher Entfernung von uns befinden - und eine endliche Menge an Licht und Energie von ihnen erhalten - erklärt, warum es in unserem Nachthimmel keine große Anzahl von Sternen gibt . Natürlich gibt es genug Lichtpunkte im ganzen Universum. Aber die Menge, die wir sehen, ist natürlich durch die Lichtgeschwindigkeit und die Physik des expandierenden Universums begrenzt. Höchstwahrscheinlich ist das Universum viel größer, es befinden sich mehr Sterne und Galaxien außerhalb unserer Sicht, aber sie können unseren Himmel nicht beleuchten, da seit dem Urknall nicht genug Zeit vergangen ist, damit ihr Licht uns erreicht. Das Universum mag unendlich sein, aber wir können nur Licht sehen, das 13,8 Milliarden Jahre gereist ist - die Zeit, die seit dem Urknall vergangen ist.
"Moment mal", könnte man argumentieren, "der Urknall sagt, dass das Universum in der Vergangenheit heißer und dichter war, also müssen wir heute die gesamte Strahlung dieses Zustands in alle Richtungen sehen!" Und das war so, bevor die ersten Sterne und Galaxien erschienen; Vor 13,8 Milliarden Jahren war das Universum so heiß, dass darin keine neutralen Atome entstehen konnten. Und wenn sich neutrale Atome bildeten, konnte sich das Licht frei in geraden Linien bewegen, und heute sollte es unsere Augen ständig und aus allen Richtungen erreichen.
Etwa 1% der Fernsehstatik ist CMBUnd wir sehen und akzeptieren dieses Licht tatsächlich jedes Mal, wenn wir den alten analogen Fernseher auf dem 3. Kanal einschalten. Der "Schnee", den Sie sehen, stammt aus verschiedenen Quellen - menschliche Radiosendungen, die Sonne, Schwarze Löcher und alle möglichen anderen astrophysikalischen Phänomene. Aber ungefähr 1% davon stammt aus dem Restglühen des Urknalls: aus Reliktstrahlung. Wenn wir anstelle des sichtbaren Teils in die Mikrowellen- und Radiowellenbereiche des Spektrums schauen könnten, würden wir den Nachthimmel mit ungefähr derselben Helligkeit ohne dunkle Bereiche sehen.
Es ist eine Kombination aus zwei Fakten:
1. Das Universum existiert für eine endliche Zeit,
2. Wir können Licht nur im sichtbaren Teil des Spektrums sehen.
macht den Nachthimmel dunkel. Der einzige Grund, warum wir am Nachthimmel genau das sehen, was wir sehen, ist, dass das Licht unserer Sonne auf einem Grundstück von mehreren tausend Kelvin liegt. Wir sehen also alles: Sterne, Galaxien und Objekte, die das Licht der Sonne reflektieren. Wenn wir mehrere Einheiten Kelvin in den Spektralbereichen sehen könnten, wäre der gesamte Nachthimmel für uns hell. In gewisser Weise waren es die Grenzen unserer Sinne, die uns dazu veranlassten, das Universum zu studieren!