Miksi yötaivas on pimeä, jos maailmankaikkeus jatkuu ikuisesti ja jos se on täynnä tähtiä? Tämä on kysymys, jonka filosofit ja tutkijat ovat kysyneet antiikista lähtien. Aivan kuten tarkkailija näkee puita kaikkiin suuntiin seisoessaan metsässä, jokaisen äärettömän maailmankaikkeuden näköpiirin tulisi päättyä tähden tuikkiin. Lopputuloksen tulisi olla taivaan ablaze taivaallisella valolla. Yötaivaan ei pitäisi paitsi olla yhtä kirkasta, ellei jopa kirkkaampaa kuin päivällä, mutta kaikkien näiden auringonlämmön tulisi olla riittävä kiertämään maan valtameret pois! Siksi tämän artikkelin mukana olevassa silmiinpistävässä kuvassa näkyvän tähtimaiseman pitäisi näyttää puuttuvan tähtiä verrattuna katsomiseen yllä olevaan Kosmokseen.
Edgar Allen Poe pilasi tästä palapelissä vuonna 1850 teoksessaan ”Sanojen voima”. Hän viittasi taivaan valon säteilemään yhdistettyyn valaisuun "maailmankaikkeuden kultaisiksi muuriksi". Esimerkiksi metsässä oleva tarkkailija näkee puiden seulan, koska metsä jatkuu kauempana kuin sen taustaraja on - keskimääräinen etäisyys, jolla näköviiva katkaisee puun. Samoin mistä tahansa loputtoman tähdetäytteisen maailmankaikkeuden läheisyydessä olevien tähtien tulee olla päällekkäin kauempana olevien tähtien kanssa, kunnes jokainen neliön tuuma on täynnä kaukaisen Auringon valoa.
Nykyisten arvioiden mukaan tähtien lukumäärä maailmankaikkeudessa on 70 sekstillionia (70 000 miljoonaa miljoonaa miljoonaa), joka perustuu australialaisten tähtitieteilijöiden vuonna 2003 suorittamaan tutkimukseen. Se on kymmenenkertainen hiekanjyvien lukumäärä kaikilla maapallon rannoilla ja aavikoilla yhteensä ja varmasti enemmän kuin tarpeeksi täyttääksesi koko taivaan tähtivalolla!
Yötaivas ei kuitenkaan ole uppoutunut maailmankaikkeuden valossa, joten varhaiset teoreetikot arvasivat, että joko tähtiä oli rajoitettu määrä tai niiden valo ei jollakin tavoin päässyt maahan. Kun tähtienvälistä pölyä löydettiin, jotkut ajattelivat syyn löytäneen. Mutta laskelmat osoittivat nopeasti, että jos pölyhiukkaset absorboivat kaiken puuttuvan tähtivalon, niin pölyhiukkaset itsessään alkavat hehkua.
Vastaus selitettiin lopulta Albert Einsteinin suhteellisuusteorian vaikutuksilla.
Jossain välillä kymmenen - kaksikymmentä miljardia vuotta sitten, maailmankaikkeuden muodosti Big Bang -niminen tapahtuma. Miksi se tapahtui ja mikä edelsi sitä, ovat edelleen syvimmät mysteerit, mutta se, että se tapahtui nyt, vaikuttaa melko kiistattomalta useimmille tiedeyhteisössä. Kaikki asia ja energia - lähinnä kaikki, mikä koskaan on ollut, on tai voi olla - rajoittui keskittyneeseen, kuvitteettomasti tiheään tilaan. Mielenkiintoista, että ei ollut niin kuin kaikki maailmankaikkeuden olisikin puristettu johonkin paikkaan, jota ympäröi tila, joka on täynnä mitään. Itse asiassa se oli maailmankaikkeus - kaikki asia, energia ja kaiken tilan, jonka ne täyttävät. Sen ulkomuodolla ei ollut merkitystä, koska sillä ei ollut ulkopintaa; mitään sen ulkopuolella ei ollut - tämä on totta myös tänään.
Sitten syistä, joista vielä keskustellaan, tämä maailmankaikkeuden ydin alkoi laajentua erittäin nopealla nopeudella kuin se olisi kokenut räjähdyksen. Tämä laajentuminen ei ole koskaan lakannut, itse asiassa sen nopeus on kasvanut ajan myötä! Keskustelujemme kannalta enemmän on se, että maailmankaikkeus alkoi rajallisessa ajassa.
Yksi muu suhteellisuusteorian merkitys auttaa selittämään myös pimeän yön taivaan. Valo kulkee äärellisellä nopeudella. Se kuitenkin liikkuu niin nopeasti, että nopeus ilmaistaan matkalla, jolla se kulkee yhden vuoden aikana. Tätä kutsutaan kevytvuodeksi, ja tuona aikana valo kulkee 9,46 biljoonaa (9,46 - 1012) kilometrejä tai 5,88 triljoonaa (5,88 - 1012) mailia.
Avaruus ja aika ovat kietoutuneet toisiinsa. Emme voi katsoa avaruuteen katsomatta myös taaksepäin ajassa. Avaruus on valtava ja etäisyys tähtijen välillä on valtava. Esimerkiksi keskimääräinen etäisyys tähtien välillä on muutama valovuosi. Mutta tämä on lähellä verrattuna muihin tähtitieteen mitattuihin pituuksiin. Etäisyys aurinkoomme galaksiamme keskustaan on noin 26 000 valovuotta eli 260 biljoonaa kilometriä! Etäisyys galaksistamme, Linnunradasta, seuraavaan lähimpään galaksiin, joka sijaitsee Andromedan tähdistössä, on yli 2 miljoonaa valovuotta. Tämä tarkoittaa sitä valoa, jonka näemme tänä iltana Suuresta Andromedan galaksista (M31), joka on jätetty maan päälle, kun tällä planeetalla ei ollut nykyaikaisia ihmisiä tai Homo Sapiensia - vaikka evoluutiolinjamme oli vakiintunut. Etäisyys maasta kauimpaan esineeseen, Hubble-avaruus teleskoopin havaitsemaan galaksiin, on noin kolmetoista miljardia valovuotta. Näemme tämän galaksin sellaisena kuin se näytti ennen galaksiamme muodostumista!
Joten miksi yö taivas on musta, syy siihen, että tilaa ei ole täynnä sokeuttavaa valoa, johtuu siitä, että suurella osalla taivaan täyttävien tähtien valosta ei ole ollut aikaa päästä Maahan - monet ovat niin kaukana, että ne ovat yksinkertaisesti huomaamatta tällä hetkellä. Siksi, vaikka tähtien lukumäärä on pohjimmiltaan ääretön, näkemämme tähdet ovat rajalliset ja tämä luo pimeitä aukkoja taivaalle, jota näemme avaruuden laajuutena.
On myös muutamia muita tekijöitä, jotka saavat tilaa näkymään valaisemattomana. Esimerkiksi, monet tähdet kuolevat tai räjähtävät ajan myötä, ja tämä poistaa niiden vaikutuksen valon määrään maailmankaikkeudessa. Lisäksi tähtivaloa vähentää punaisella siirtymällä - ilmiö, joka liittyy suoraan maailmankaikkeuden laajentumiseen. Punainen siirtyminen on samanlainen kuin Doppler-efekti, koska molemmat edellyttävät valoaaltojen venytystä.
Doppler-efekti kuvaa valonlähteen liikettä suhteessa tarkkailijaan. Tarkkailijaa kohti liikkuvasta esineestä tuleva valo puristuu kohti korkeampia taajuuksia tai valonspektrin sinistä päätä. Valo esineestä, joka siirtyy pois, venyy kohti alempaa taajuutta tai punaista päätä.
Punaisella siirtymisellä ei ole mitään tekemistä valonlähteen liikkeen kanssa, vaan pikemminkin etäisyyden kanssa, jonka valonlähde sijaitsee tarkkailijasta. Koska tila laajenee kaikkiin suuntiin, hyvin kaukana olevasta lähteestä tuleva valo kulkee jatkuvasti kasvavan etäisyyden ja levenevä etäisyys itsessään venyttää valon aallonpituutensa kohti punaista. Mitä kauempana on galaksi, sitä pidempään polkua sen valon on kuljettava päästäkseen Maahan. Koska myös galaksin ja maan välinen etäisyys kasvaa jatkuvasti, sen valo venyy kohti spektrin punaista päätä. Kaukaisten galaksien valo voi siis siirtyä punaisella näkyvästä spektristä infrapunaan tai sen lisäksi radioaaltojen alueeseen. Siksi punainen siirtyminen vähentää myös näkyvän tähtivalon määrää, joka pääsee Maan päälle ja tekee yötaivaan näyttämään tummemmalta.
Tämän keskustelun kohteena olevan kuvan on tuottanut tähtitieteilijä Brad Moore hänen yksityisestä observatoriostaan Melbournen lähellä, Australiassa, aiemmin tänä vuonna. Tämä kohtaus sijaitsee lähellä Suuren Carinae-niemiä ja tunnetaan nimellä NGC 3324. Sillä on myös yleinen nimi avaimenreiän nibulaa. Sekä se että Eta Carinae -sumu sijaitsevat noin 9000 valovuoden päässä Maasta Carinan eteläisessä tähdistössä. Se koostuu nuoresta, kirkkaasta tähteiden ryhmästä, joista jotkut valaisevat ympäröivää, vetyrikasa sumua ja aiheuttavat sen hehkua.
Mielenkiintoista on, että tätä kutsutaan myös Gabriela Mistral -luvuksi, koska se on häikäilemätön samankaltainen Nobel-palkinnon voittaneen chileläisen runoilijan kanssa. Katso tarkkaan ja näet hänen siluetinsa sumussa.
Tämän upean kuvan sävyt eivät kuitenkaan ole todellisia. Ne on osoitettu edustamaan myös tämän näkymän muodostavan materiaalin koostumusta. Happia edustaa punainen, vihreä osoittaa vedyn läsnäoloa ja rikki on kuvattu sinisellä sävyllä. Tämä kuva vaati 36 tunnin valotuksen 12,5 tuuman Ritchey-Chretien Cassegrainin kaukoputken ja 3,5 megapikselin tähtitieteellisen kameran kautta.
Onko sinulla kuvia, jotka haluat jakaa? Lähetä he Space Space -lehden astrofotograafiafoorumille tai lähetä sähköpostia heille, ja meillä saattaa olla yksi Space Magazine -lehdessä.
Kirjoittanut R. Jay GaBany
