Às vezes, as perguntas e respostas mais simples dão origem a insights profundos. Entre as perguntas enviadas à nossa seção, havia muitas maravilhosas e interessantes, mas nesta semana o leitor,
perguntando sobre o abismo do espaço profundo, recebe a honra de receber uma resposta:
O cosmos que vemos à noite pode ser preto, porque uma pessoa é capaz de ver não muito longe?
Em outras palavras, por que o céu noturno é tão escuro e desprovido de luz?
Se você pensar sobre isso, isso não faz sentido. De fato, nossa atmosfera é transparente, nos permite olhar para as profundezas do espaço quando o Sol está localizado do outro lado do mundo. Devido à nossa localização na galáxia, apenas parte do Universo está escondida de nós por gás e poeira galácticos, bloqueando a luz das seções centrais da Via Láctea. Mas se vivêssemos em um universo verdadeiramente infinito, então, em qualquer direção de vista, a uma distância suficientemente grande, certamente tropeçaríamos em um ponto de luz brilhante.
É claro que podemos olhar para as profundezas do espaço mais profundo, onde você não pode ver estrelas, galáxias, ou a olho nu, ou através de telescópios comuns - podemos forçar o telescópio a eles. Hubble para olhar para esses pontos por horas e dias. Depois disso, descobrimos que o Universo está realmente cheio de estrelas e galáxias. Milhões, bilhões e dezenas de bilhões de anos, a luz viaja pelo Universo e chega ao nosso equipamento. Pode levar tempo para coletar fótons suficientes a uma distância tão grande, mas como a parte observável do Universo contém pelo menos 170 bilhões de galáxias, pode-se perguntar se seu número é infinito.
Em princípio, isso é possível, mas a quantidade visível para nós não pode ser apenas infinita. No século 19,
Heinrich Wilhelm Olbers percebeu que se o Universo fosse realmente infinito e houvesse infinitas estrelas, mais cedo ou mais tarde, onde quer que você olhasse, seu olhar tropeçaria na superfície de uma estrela. Você não veria as galáxias como as vemos, uma vez que são compostas principalmente de vazio. Você veria todas essas estrelas, além de todas as estrelas nas galáxias atrás delas, além de estrelas ainda mais distantes, etc. Ande em uma linha reta bilhões, trilhões, quatrilhões de anos-luz - mais cedo ou mais tarde você encontrará uma estrela.
Matemática simples: se você pegar um espaço infinito com uma densidade finita diferente de zero da matéria, olhando de qualquer lugar em qualquer direção, mais cedo ou mais tarde tropeçará nessa substância a uma distância finita. Se o espaço estiver cheio de estrelas, embora raramente, mas infinitamente, e com a mesma densidade, você encontrará uma estrela onde quer que olhe. E para evitar isso, despejar tudo na poeira que absorve a luz não funcionará.
O teorema matemático, afirmando que a luz das estrelas de todas as direções, mais cedo ou mais tarde, chega à sua localização, é aplicável a todas as partes do espaço, incluindo poeira. Com o tempo, esse pó vai esquentar e começar a brilhar. Se este fosse o nosso Universo - estático, infinito, com estrelas infinitamente luminosas - o céu noturno seria para sempre brilhante.
O que nos salva? Se você quiser - acredite ou não - mas é o Big Bang! O fato de o Universo não existir para sempre e, portanto, só podemos ver estrelas e galáxias localizadas a uma distância finita de nós - e receber uma quantidade finita de luz e energia deles - explica por que não há um grande número de estrelas no céu noturno . Claro, existem pontos de luz suficientes espalhados por todo o Universo. Mas a quantidade que vemos é limitada pela velocidade da luz e pela física do universo em expansão, é claro. Provavelmente, o Universo é muito maior, há mais estrelas e galáxias fora de nossos olhos, mas elas não podem iluminar nosso céu, pois não passou tempo suficiente desde o Big Bang para que sua luz nos alcançasse. O universo pode ser infinito, mas só podemos ver a luz que viajou 13,8 bilhões de anos - o tempo que passou desde o Big Bang.
“Espere um minuto”, você poderia argumentar, “o Big Bang diz que no passado o Universo era mais quente e denso, então hoje devemos ver toda a radiação desse estado em todas as direções!” E foi assim, antes que as primeiras estrelas e galáxias aparecessem; 13,8 bilhões de anos atrás, o Universo era tão quente que átomos neutros não podiam surgir nele. E quando átomos neutros se formavam, a luz podia viajar livremente em linhas retas e hoje deve atingir nossos olhos constantemente e de todas as direções.
Cerca de 1% da estática da televisão é CMBNa verdade, vemos e aceitamos essa luz sempre que ligamos a TV analógica antiga no terceiro canal. A "neve" que você vê vem de várias fontes - transmissões de rádio humanas, o Sol, buracos negros e todos os tipos de outros fenômenos astrofísicos. Mas cerca de 1% disso provém do brilho residual do Big Bang: da radiação de relíquia. Se pudéssemos olhar para as partes do espectro de microondas e ondas de rádio em vez da parte visível, veríamos o céu noturno com aproximadamente o mesmo brilho, sem áreas escuras.
É uma combinação de dois fatos:
1. O universo existe por um tempo finito,
2. podemos ver a luz apenas na parte visível do espectro,
torna o céu noturno escuro. A única razão pela qual vemos no céu noturno exatamente o que vemos é porque a luz do nosso sol está em um lote de vários milhares de Kelvin, e é por isso que vemos tudo isso: estrelas, galáxias e objetos que refletem a luz do sol. Se pudéssemos ver várias unidades de Kelvin nas regiões espectrais, todo o céu noturno ficaria brilhante para nós. De certo modo, foram as limitações de nossos sentidos que nos levaram a estudar o Universo!