ईथन से पूछें: अंतरिक्ष काला क्यों लगता है?

कभी-कभी सबसे सरल प्रश्न और उनके उत्तर गहरी अंतर्दृष्टि को जन्म देते हैं। हमारे अनुभाग को भेजे गए प्रश्नों में, कई अद्भुत और दिलचस्प थे, लेकिन इस सप्ताह पाठक ने गहरे स्थान के रसातल के बारे में पूछा , एक उत्तर प्राप्त करने का सम्मान प्राप्त किया:

क्या हम रात को जो ब्रह्मांड देख सकते हैं वह काला हो सकता है, क्योंकि एक व्यक्ति बहुत दूर तक नहीं देख पा रहा है?

दूसरे शब्दों में, रात का आकाश इतना गहरा और प्रकाश से रहित क्यों है?



यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो इसका कोई मतलब नहीं है। वास्तव में, हमारा वातावरण पारदर्शी है, यह हमें अंतरिक्ष की गहराई में देखने की अनुमति देता है जब सूर्य हमारी दुनिया के दूसरी तरफ स्थित होता है। आकाशगंगा में हमारे स्थान के कारण, ब्रह्माण्ड का केवल एक हिस्सा आकाशगंगा गैस और धूल द्वारा हमसे छिपा हुआ है, जो मिल्की वे के मध्य वर्गों के प्रकाश को अवरुद्ध करता है। लेकिन अगर हम वास्तव में अनंत ब्रह्मांड में रहते हैं, तो पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी के माध्यम से किसी भी दिशा में हम निश्चित रूप से प्रकाश के उज्ज्वल बिंदु पर ठोकर खाएंगे।



बेशक, हम अंतरिक्ष की सबसे गहरी गहराई में देख सकते हैं, जहां आप तारों, या आकाशगंगाओं, या नग्न आंखों के साथ, या साधारण दूरबीनों के माध्यम से नहीं देख सकते हैं - हम उन्हें दूरबीन को मजबूर कर सकते हैं। घंटे और दिनों के लिए ऐसे बिंदुओं को देखने के लिए हबल। उसके बाद, हम पाते हैं कि ब्रह्मांड वास्तव में सितारों और आकाशगंगाओं से भरा है। लाखों, अरबों और दसियों अरबों वर्ष, प्रकाश ब्रह्मांड से होकर हमारे उपकरणों तक पहुँचता है। इतनी बड़ी दूरी से पर्याप्त फोटोन एकत्रित करने में समय लग सकता है, लेकिन चूंकि ब्रह्मांड के अवलोकनीय भाग में कम से कम 170 बिलियन आकाशगंगाएँ हैं, इसलिए यदि कोई उनकी संख्या अनंत हो तो आश्चर्य हो सकता है।



सिद्धांत रूप में, यह संभव है, लेकिन हमें दिखाई देने वाली मात्रा केवल अनंत नहीं हो सकती है। 19 वीं शताब्दी में, हेनरिक विल्हेम ओल्बर्स ने महसूस किया कि अगर ब्रह्मांड वास्तव में अनंत थे और असीम रूप से कई सितारे थे, तो जल्दी या बाद में, जहाँ भी आप देखते हैं, आपकी निगाहें एक तारे की सतह पर ठोकर खाएंगी। आप आकाशगंगाओं को नहीं देखेंगे जैसा कि हम उन्हें देखते हैं, क्योंकि वे मुख्य रूप से शून्यता से बने हैं। आप इन सभी सितारों को देखेंगे, साथ ही आकाशगंगाओं के सभी सितारों को उनके पीछे, और अभी भी अधिक दूर के सितारों, आदि को देखेंगे। एक सीधी रेखा के अरबों, खरबों, चतुष्कोणीय प्रकाश वर्षों में चलें - जितनी जल्दी या बाद में आप एक तारे में चले जाएंगे।



सरल गणित: यदि आप किसी पदार्थ के परिमित गैर-शून्य घनत्व के साथ एक अनंत स्थान लेते हैं, तो किसी भी दिशा में कहीं से भी, आप जल्द ही या बाद में इस पदार्थ को परिमित दूरी पर ठोकर खाते हैं। यदि ब्रह्मांड सितारों से भरा होता है, तो शायद ही कभी, लेकिन अंतहीन रूप से, और एक ही घनत्व के साथ, तो आप एक स्टार के पार आएंगे, जहां भी आप देखेंगे। और इससे बचने के लिए, धूल अवशोषित प्रकाश पर सब कुछ डंपिंग, काम नहीं करेगा।



गणितीय प्रमेय, जिसमें कहा गया है कि सभी दिशाओं से सितारों का प्रकाश जितनी जल्दी या बाद में आपके स्थान पर पहुंचता है, वह धूल सहित अंतरिक्ष के सभी हिस्सों पर लागू होता है। समय के साथ, यह धूल गर्म हो जाएगी ताकि यह भी चमकना शुरू हो जाए। यदि यह हमारे ब्रह्मांड - स्थिर, अनंत, असीम रूप से चमकदार सितारों के साथ होते थे - रात का आकाश हमेशा के लिए उज्ज्वल होगा।



हमें क्या बचाता है? अगर आप चाहते हैं - विश्वास करें या नहीं - लेकिन यह बिग बैंग है! तथ्य यह है कि ब्रह्मांड हमेशा के लिए मौजूद नहीं है, और इसलिए हम केवल सितारों और आकाशगंगाओं को हमसे एक सीमित दूरी पर स्थित देख सकते हैं - और उनसे एक निश्चित मात्रा में प्रकाश और ऊर्जा प्राप्त करते हैं - बताते हैं कि हमारे आकाश में बड़ी संख्या में सितारे क्यों नहीं हैं? । बेशक, पूरे ब्रह्मांड में प्रकाश के पर्याप्त बिंदु बिखरे हुए हैं। लेकिन हम जो राशि देखते हैं वह प्रकाश की गति और विस्तार ब्रह्मांड के भौतिकी द्वारा सीमित है, निश्चित रूप से। सबसे अधिक संभावना है, ब्रह्मांड बहुत बड़ा है, इसमें अधिक तारे और आकाशगंगाएं हैं जो हमारी दृष्टि से परे हैं, लेकिन वे हमारे आकाश को रोशन नहीं कर सकते हैं, क्योंकि बिग बैंग को प्रकाश तक पहुंचने के लिए पर्याप्त समय नहीं मिला है। ब्रह्मांड अनंत हो सकता है, लेकिन हम केवल प्रकाश देख सकते हैं जिसने 13.8 बिलियन वर्षों की यात्रा की है - वह समय जो बिग बैंग के बाद से चला गया है।



"एक मिनट रुको," आप बहस कर सकते हैं, "बिग बैंग का कहना है कि अतीत में ब्रह्मांड गर्म और सघन था, इसलिए आज हमें इस राज्य के सभी विकिरणों को सभी दिशाओं में देखना होगा!" और यह पहले सितारों और आकाशगंगाओं के प्रकट होने से पहले ऐसा था; 13.8 अरब साल पहले, ब्रह्मांड इतना गर्म था कि इसमें तटस्थ परमाणु उत्पन्न नहीं हो सकते थे। और जब तटस्थ परमाणु बनते हैं, तो प्रकाश सीधी रेखाओं में स्वतंत्र रूप से यात्रा कर सकता है, और आज इसे लगातार और सभी दिशाओं से हमारी आंखों तक पहुंचना चाहिए।


टेलीविजन स्टैटिक्स का लगभग 1% सीएमबी है

और हम वास्तव में इस प्रकाश को देखते हैं और स्वीकार करते हैं, हर बार जब हम 3 डी चैनल पर पुराने एनालॉग टीवी को चालू करते हैं। "स्नो" जो आप देखते हैं वह विभिन्न स्रोतों से आता है - मानव रेडियो प्रसारण, सूर्य, ब्लैक होल, और सभी प्रकार की अन्य खगोलीय घटनाएं। लेकिन इसके बारे में 1% बिग बैंग के अवशिष्ट चमक से आता है: राहत विकिरण से। यदि हम दिखाई देने वाले भाग के बजाय स्पेक्ट्रम के माइक्रोवेव और रेडियो तरंग भागों में देख सकते हैं, तो हम रात के आकाश को लगभग उसी चमक के साथ देख पाएंगे, जो अंधेरे क्षेत्रों के बिना है।



यह दो तथ्यों का एक संयोजन है:

1. ब्रह्मांड एक परिमित समय के लिए मौजूद है,
2. हम प्रकाश को केवल स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में देख सकते हैं,

रात के आसमान को काला कर देता है। एकमात्र कारण जो हम रात के आकाश में देखते हैं, ठीक वैसा ही हम देखते हैं क्योंकि हमारे सूर्य का प्रकाश कई हजार केल्विन के एक भूखंड पर है, यही कारण है कि हम यह सब देखते हैं: तारे, आकाशगंगाएं और वस्तुएं जो सूर्य के प्रकाश को दर्शाती हैं। यदि हम वर्णक्रमीय क्षेत्रों में केल्विन की कई इकाइयां देख सकते हैं, तो पूरी रात का आकाश हमारे लिए उज्ज्वल होगा। एक मायने में, यह हमारी इंद्रियों की सीमाएं थीं, जिसने हमें ब्रह्मांड का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया!