Hvis universet strækker sig for evigt, og hvis det er fuld af stjerner, hvorfor er nattehimlen mørk? Dette er et spørgsmål, der er blevet stillet af filosoffer og videnskabsmænd siden antikken. Ligesom en observatør ser træer i alle retninger, når han står i en skov, bør enhver synslinje i et uendeligt univers ende med en blinkende stjerne. Nettoresultatet skal være en himmel, der brændes af himmelsk lys. Nattehimlen skal ikke kun være så lys, hvis ikke lysere, end om dagen, men varmen fra alle disse soler skulle være tilstrækkelig til at koge Jordens hav væk! Derfor skal stjernescenen, der er afbildet i det slående billede, der ledsager denne artikel, synes at være manglende stjerner i sammenligning med at kigge ind i kosmos ovenfor.
Edgar Allen Poe tænkte på dette puslespil i sit arbejde fra 1850 med titlen ”The Power of Words”. Han henviste til kombineret belysning udstrålet af himmellys som ”gyldne vægge i universet”. For eksempel ser en observatør i en skov en skærm af træer, fordi skoven fortsætter længere end det er baggrundsbegrænsning - den gennemsnitlige afstand, hvor synslinien afbrydes af et træ. Tilsvarende, fra ethvert punkt i et uendeligt univers fyldt med stjerner, bør stjerner, der er tæt, overlappe stjerner, der er længere væk, indtil hver kvadratmeter i udsigten er fyldt med lyset fra en fjern sol.
Aktuelle skøn placerer antallet af stjerner i Universet på 70 sekstioner (70.000 millioner millioner millioner), baseret på en undersøgelse fra 2003, der er gennemført af australske astronomer. Det er ti gange antallet af sandkorn på alle jordens strande og ørkener kombineret og bestemt mere end nok til at fylde hele himlen med stjernelys!
Men nattehimlen er ikke vældig i lyset af universet, så tidlige teoretikere spekulerede i, at enten stjerner var begrænset i antal, eller at deres lys på en eller anden måde ikke nåede jorden. Da der blev opdaget interstellært støv, mente nogle, at årsagen var fundet. Men beregninger indikerede hurtigt, at hvis støvpartiklerne optog alt det manglende stjernelys, ville støvpartiklerne selv begynde at gløde.
Svaret blev endelig forklaret med implikationer fra Albert Einsteins relativitetsteori.
Et sted mellem ti og tyve milliarder år siden blev universet dannet af en begivenhed kaldet Big Bang. Hvorfor det skete, og hvad der gik forud for det, forbliver de dybeste mysterier, men at det nu forekommer forekommer temmelig ubestrideligt for de fleste i det videnskabelige samfund. Hele sagen og energien - i det væsentlige alt, hvad der nogensinde var, er eller kan - var begrænset til en koncentreret, ufatteligt tæt tilstand. Interessant nok var det ikke, som om alt i Universet blev presset ind på et sted omgivet af et rum fyldt med intet. Faktisk det var universet - alt det, energi og al den plads, de fylder. Den ydre størrelse var uvigtig, da den ikke havde nogen udvendig overflade; intet eksisterede uden for det - dette er stadig sandt i dag.
Så af grunde, der stadig diskuteres, begyndte denne kerne af universet at udvide sig i en ekstremt hurtig hastighed, som om den havde oplevet en eksplosion. Denne udvidelse er aldrig ophørt, faktisk er den steget over tid! Mere til punktet i vores diskussion er det faktum, at Universet begyndte på et endeligt tidspunkt.
En anden implikation af relativitetsteorien hjælper også med at forklare vores mørke nattehimmel. Lys kører med en endelig hastighed. Dog bevæger det sig så hurtigt, at dets hastighed udtrykkes i den afstand, den kører i løbet af et år. Dette er kendt som et lysår, og i løbet af denne tid vil lys krydse 9,46 billioner (9,46 - 10)12) kilometer eller 5,88 billioner (5,88 Ö 10.)12) miles.
Rum og tid er sammenflettet. Vi kan ikke se ud i rummet uden også at se bagud i tiden. Rummet er stort, og adskillelsen mellem stjerner er enorm. For eksempel er den gennemsnitlige afstand mellem stjerner et par lysår. Men dette er tæt sammenlignet med andre længder målt ved astronomi. Afstanden fra vores sol til centrum af vores galakse er ca. 26.000 lysår eller 260 billioner kilometer! Afstanden fra vores Galaxy, Mælkevejen, til den næste nærmeste galakse, der ligger i stjernebilledet Andromeda, er over 2 millioner lysår. Det betyder det lys, vi ser i aften fra den store Andromeda-galakse (M31), der var tilbage til Jorden, da der ikke var nogen moderne mennesker eller Homo Sapiens på denne planet - skønt vores evolutionære afstamning var veletableret. Afstanden fra Jorden til det fjerneste objekt, en galakse, der er opdaget med rumteleskopet Hubble, er omkring tretten milliarder lysår. Vi ser denne galakse, som den så ud, før vores galakse blev dannet!
Grunden til, at vores nat himmel er sort, grunden til at pladsen ikke er fyldt med blændende lys er fordi meget af lyset fra stjerner, der fylder himlen, ikke har haft tid til at nå Jorden - mange er så langt væk, at de simpelthen ikke kan påvises på dette tidspunkt. Selv om antallet af stjerner i det væsentlige i det væsentlige er uendeligt, er antallet af stjerner, vi kan se, endelig, og dette skaber mørke huller i himlen, som vi ser som rumets vidde.
Der er også et par andre faktorer, der får plads til at se uoplyst ud. For eksempel dør eller eksploderer mange stjerner over tid, og dette fjerner deres bidrag til mængden af lys i universet. Derudover reduceres stjernelys ved rød forskydning - et fænomen, der er direkte relateret til universets udvidelse. Rød forskydning ligner Doppler-effekten, fordi begge involverer strækning af lysbølger.
Doppler-effekten beskriver bevægelsen af en lyskilde i forhold til en observatør. Lys fra et objekt, der bevæger sig mod en observatør, komprimeres mod højere frekvenser eller den blå ende af lysspektret. Lys fra et objekt, der bevæger sig væk, strækkes mod de lavere frekvenser eller den røde ende.
Rød forskydning har intet at gøre med bevægelsen af en lyskilde, men snarere med afstanden, der er en lyskilde fra observatøren. Da pladsen udvides i alle retninger, rejser lys fra en meget fjern kilde en stadigt stigende afstand, og selve udvidelsesafstanden strækker sine lysbølgelængder mod det røde. Jo fjernere en galakse er, jo længere skal vejens lys rejse for at nå Jorden. Fordi afstanden mellem galaksen og Jorden også konstant øges, strækkes dens lys mod den røde ende af spektret. Lys fra meget langt væk galakser kan således flyttes rød ud af det synlige spektrum i det infrarøde eller, ud over det, til radiobølger. Derfor reducerer rød skiftning også omfanget af synligt stjernelys, der når Jorden og får nattehimmelen til at se mørkere ud.
Billedet med denne diskussion blev produceret af astronom Brad Moore fra hans private observatorium nær Melbourne, Australien tidligere på året. Denne scene er beliggende nær den store Carinae-tåge og er kendt som NGC 3324. Den har også et almindeligt navn på nøglehulstågen, og både den og Eta Carinae-tågen befinder sig omkring 9.000 lysår fra Jorden i den sydlige konstellation Carina. Den består af en ung, lys klynge af stjerner, hvoraf nogle lyser den omgivende, hydrogenrige tåge og får den til at gløde.
Interessant nok kaldes dette også Gabriela Mistral Nebula på grund af det er uhyggelig lighed med Nobelprisvindende chilenske digter. Se nøje, og du kan se hendes silhuet i tågen.
Farverne i dette fantastiske billede er imidlertid ikke rigtige. De er blevet tildelt til også at repræsentere sammensætningen af det materiale, der omfatter dette syn. Oxygen er repræsenteret med rød, grøn indikerer tilstedeværelsen af brint, og svovl er afbildet af en blå farvetone. Dette billede krævede en 36 timers eksponering gennem et 12,5 tommer Ritchey-Chretien Cassegrain-teleskop og et 3,5 megapixel astronomisk kamera.
Har du fotos, du gerne vil dele? Send dem til Space Magazine astrofotograferingsforum, eller e-mail dem, og vi har muligvis et i Space Magazine.
Skrevet af R. Jay GaBany
