Hvis universet strekker seg for alltid og hvis det er fullt av stjerner, hvorfor er nattehimmelen mørk? Dette er et spørsmål som har blitt stilt av filosofer og forskere siden antikken. Akkurat som en observatør ser trær i alle retninger når han står i en skog, bør hver siktlinje i et uendelig univers ende med en blinkende stjerne. Nettoresultatet skal være en himmel som brenner av himmelsk lys. Ikke bare skal nattehimmelen være så lys, om ikke lysere, enn om dagen, men varmen fra alle disse solene skal være tilstrekkelig til å koke jordens hav bort! Derfor skulle stjernescenen som er avbildet i det slående bildet som følger med denne artikkelen, synes å være manglende stjerner når man sammenligner med å stirre inn i Cosmos ovenfor.
Edgar Allen Poe tenkte på dette puslespillet i sitt verk fra 1850 med tittelen “The Power of Words”. Han omtalte kombinert belysning som utstråles av himmellys som ”de gyldne veggene i universet”. For eksempel ser en observatør i en skog en skjerm av trær fordi skogen fortsetter lenger enn bakgrunnsgrensen - den gjennomsnittlige avstanden som siktlinjen blir avbrutt av et tre. Tilsvarende, fra ethvert punkt i et uendelig univers fylt med stjerner, bør stjerner som er nær, overlappe stjerner som er lenger borte til hver kvadratmeter av utsikten er fylt med lyset fra en fjern sol.
Nåværende estimater plasserer antall stjerner i universet på 70 sekstiler (70 000 millioner millioner), basert på en undersøkelse fra 2003 gjennomført av australske astronomer. Det er ti ganger antall sandkorn på alle jordas strender og ørkener kombinert, og absolutt mer enn nok til å fylle hele himmelen med stjernelys!
Men nattehimmelen er ikke oversvømmet i lyset av universet, så tidlige teoretikere spekulerte i at enten stjerner var begrenset i antall eller at lyset deres på en eller annen måte ikke klarte å nå jorden. Da det ble oppdaget interstellært støv, mente noen at årsaken var funnet. Men beregninger indikerte raskt at hvis støvpartiklene absorberte all den manglende stjernelysen, ville støvpartiklene i seg selv begynne å gløde.
Svaret ble til slutt forklart med implikasjoner fra Albert Einsteins relativitetsteori.
Et sted mellom ti og tjue milliarder år siden ble universet dannet av en begivenhet kalt Big Bang. Hvorfor det skjedde og hva som gikk foran det forblir de dypeste mysterier, men at det skjedde nå virker ganske ugjendrivelig for de fleste i det vitenskapelige samfunnet. All materie og energi - i hovedsak alt som noen gang var, er eller kan - var begrenset til en konsentrert, utenkelig tett tilstand. Interessant nok var det ikke som om alt i Universet ble presset inn til et sted omgitt av et rom fylt med ingenting. Faktisk det var universet - hele saken, energi og all plassen som de fyller. Den ytre størrelsen var uviktig siden den ikke hadde noen ytre overflate; ingenting eksisterte utenom det - dette er fortsatt sant i dag.
Så, av grunner som fortsatt diskuteres, begynte denne kjernen av universet å utvide seg i en ekstremt hurtig takt som om den hadde opplevd en eksplosjon. Denne utvidelsen har aldri opphørt, faktisk har den økt over tid! Mer til poenget med vår diskusjon er det faktum at universet begynte på et endelig tidspunkt.
En annen implikasjon av relativitetsteorien er med på å forklare de mørke himmelene våre også. Lyset kjører i en endelig hastighet. Imidlertid beveger den seg så raskt at hastigheten kommer til uttrykk i avstanden den ferdes i løpet av ett år. Dette er kjent som et lysår, og i løpet av den tiden vil lys krysse 9,46 billioner (9,46 - 10)12) kilometer eller 5,88 billioner (5,88 × 10)12) mil.
Plass og tid er sammenvevd. Vi kan ikke se ut i verdensrommet uten å også se bakover i tid. Plassen er enorm, og skillet mellom stjerner er enormt. For eksempel er gjennomsnittlig avstand mellom stjerner noen lysår. Men dette er nær sammenlignet med andre lengder målt ved astronomi. Avstanden fra vår sol til sentrum av vår galakse er omtrent 26 000 lysår eller 260 billioner kilometer! Avstanden fra vår Galaxy, Melkeveien, til den nærmeste galaksen, som ligger i stjernebildet Andromeda, er over 2 millioner lysår. Det betyr lyset vi ser i kveld fra den store Andromeda-galaksen (M31) som var igjen for Jorden da det ikke var noen moderne mennesker, eller Homo Sapiens, på denne planeten - selv om vår evolusjonslinje var godt etablert. Avstanden fra Jorden til den fjerneste gjenstanden, en galakse som er oppdaget av romteleskopet Hubble, er omtrent tretten milliarder lysår. Vi ser denne galaksen slik den så ut før galaksen ble dannet!
Årsaken til at natthimmelen vår er svart, grunnen til at rommet ikke er fylt med forblindende lys er fordi mye av lyset fra stjerner som fyller himmelen ikke har hatt tid til å nå jorden - mange er så langt borte at de ganske enkelt ikke kan påvises på dette tidspunktet. Så selv om antallet stjerner i det vesentlige er uendelig, er antall stjerner vi kan se endelig, og dette skaper mørke hull på himmelen som vi ser på verdensrommet.
Det er også noen få andre faktorer som får plass til å fremstå som uopplyst. For eksempel dør eller eksploderer mange stjerner over tid, og dette fjerner deres bidrag til mengden lys i universet. I tillegg reduseres stjernelys ved rød skifting - et fenomen som er direkte relatert til universets utvidelse. Rød forskyvning ligner på Doppler-effekten fordi begge involverer strekking av lysbølger.
Doppler-effekten beskriver bevegelsen til en lyskilde i forhold til en observatør. Lys fra et objekt som beveger seg mot en observatør blir komprimert mot høyere frekvenser, eller den blå enden av lysspekteret. Lys fra et objekt som beveger seg, blir strukket mot lavere frekvenser eller rød ende.
Rød forskyvning har ingenting å gjøre med bevegelsen til en lyskilde, men snarere med avstanden en lyskilde er plassert fra observatøren. Siden rommet ekspanderer i alle retninger, reiser lys fra en veldig fjern kilde en stadig større avstand, og selve utvidelsesavstanden strekker lysbølgelengdene mot det røde. Jo fjernere en galakse er, jo lengre vei må lyset gå for å nå Jorden. Fordi avstanden mellom galaksen og jorden også stadig øker, blir lyset strukket mot den røde enden av spekteret. Lys fra veldig langt borte galakser kan dermed føres ut fra det synlige spekteret inn i det infrarøde, eller utover det, til radiobølger. Derfor reduserer rød forskyvning også omfanget av synlig stjernelys som når jorden og får nattehimmelen til å virke mørkere.
Bildet med denne diskusjonen ble produsert av astronomen Brad Moore fra hans private observatorium nær Melbourne, Australia tidligere i år. Denne scenen ligger i nærheten av den store Carinae-tåken og er kjent som NGC 3324. Den har også et vanlig navn på nøkkelhulls-tåken, og både den og Eta Carinae-tåken ligger omtrent 9000 lysår fra Jorden i den sørlige stjernebildet Carina. Den består av en ung, lys klynge av stjerner, hvorav noen lyser opp den omkringliggende, hydrogenrike tåken og får den til å gløde.
Interessant nok kalles dette også Gabriela Mistral nebula på grunn av det er uhyggelig likhet med den Nobelprisvinnende chilenske dikteren. Se nøye og du kan se silhuetten hennes i tåken.
Nyansene i dette overveldende bildet er imidlertid ikke ekte. De har fått i oppdrag å også representere sammensetningen av materialet som omfatter dette synet. Oksygen er representert med rød, grønn indikerer tilstedeværelsen av hydrogen og svovel er avbildet av en blå fargetone. Dette bildet krevde en 36 timers eksponering gjennom et 12,5 tommers Ritchey-Chretien Cassegrain-teleskop og et 3,5 megapiksel astronomisk kamera.
Har du bilder du vil dele? Legg dem ut på Space Magazine astrofotograferingsforum eller send dem på e-post, så kan det hende at vi har et i Space Magazine.
Skrevet av R. Jay GaBany
