Банален въпрос, но защо в космоса е толкова тъмно?
Въпреки че космосът е цялостен със звезди, той самият е мрачен. Но за какво? Този на пръв взор елементарен въпрос в действителност е толкоз комплициран, че даже е получил особено име – Парадоксът на Олберс. Преценете сами – астрономите считат, че в наблюдаемата Вселена има към 200 милиарда трилиона звезди. Много от тях са толкоз ярки, колкото нашето Слънце, само че още повече звезди светят доста по-ярко. Защо тогава космосът не е изпълнен с ослепителна светлина? Астрономите с право допускат, че отговорът може да се крие в дистанцията – доста от звездите, които следим, са прекомерно надалеч от Земята. И колкото по-далече е една звезда, толкоз по-малко ярка наподобява тя. Но това е единствено едната част от пъзела, на който през вековете са предлагани разнообразни решения. Сега, благодарение на галактическия телескоп „ Джеймс Уеб “, откривателите оферират ново решение на известния абсурд.
Парадоксът на Олберс
Парадоксът на Олберс е наименуван на името на Хайнрих Вилхелм Олберс, немски астроном, който го разпространява през XIX век. Всъщност парадоксът е обсъждан за пръв път от по-ранни мислители, измежду които Томас Дигс, Йохан Кеплер, Едмон Халей и Жан-Филип дьо Шез. Всички те се чудели за какво нощното небе не е толкоз блестящо, колкото дневното, в случай че се допуска, че Вселената е безкрайна и цялостна със звезди.
За да разберем парадокса на Олберс, дано да си представим една елементарна прилика. Да предположим, че се намирате в затворена стая без прозорци или порти и в ръката си държите електрическа крушка. Ако я включите, стаята ще стане светла. Сега да предположим, че в другата си ръка имате друга електрическа крушка, която също включвате, и стаята става по-светла, тъй като има повече източници на светлина.
Така че, в случай че добавяте от ден на ден и повече крушки в една стая, най-после тя ще стане толкоз ярка, че ще е мъчно да се види каквото и да било. Това е по този начин, тъй като светлината от всички крушки запълва всеки ъгъл на стаята, тъй че просто няма повече място за мрачевина.
Сега дано използван тази прилика към нощното небе. Ако Вселената е безкрайна и цялостна със звезди, тогава във всяка посока би трябвало да има звезда, без значение какъв брой надалеч са те. Светлината от тези звезди в последна сметка би трябвало да доближи до нас, даже и да отнеме доста време. Нощното небе би трябвало да е толкоз блестящо, колкото дневното, или даже по-ярко. Но за какво в реалност това не е по този начин?
В търсене на отговора
Отговорът може да ви се стори явен: звездите са прекомерно надалеч, а също така са прекомерно слаби, с цел да се следят с просто око. Само че това е незадоволително пояснение – даже звездите да са доста надалеч и светлината от тях да е доста слаба, броят им би трябвало да компенсира както дистанцията, по този начин и яркостта.
Например, в случай че погледнем към далечна планинска верига, няма да можем да забележим всяко едно дърво или канара в нея, само че ще забележим тяхната форма и цвят. По същия метод, в случай че погледнем към далечна вселена, няма да можем да забележим всяка звезда и планета, за разлика от формата на галактиката и нейния цвят.
Следователно, в случай че в небето има задоволително звезди във всички направления, тяхната обща светлина би трябвало да направи нощното небе блестящо. Но в реалност тази бляскавост още веднъж е незадоволителна. Дори в случай че приемем, че Вселената е хомогенна и статична, ще ни трябват към 10 Слънца във всяка посока, с цел да получим „ стремежи “ резултат.
Освен това Вселената е хетерогенна – в нея има области с друга компактност и температура. Част от светлината, идваща от звездите, може да бъде блокирана или разсеяна от прахуляк, газ и други обекти в космоса. Освен това Вселената не е статична. Напротив, тя е динамична и еволюираща.
Това значи, че звездите не са безконечни и някои от тях от дълго време са изчезнали, което понижава приноса им за яркостта на нощното небе.
Както може да се види, може да има и други фактори или феномени, които въздействат върху типа на нощното небе, и парадоксът на Олберс не е просто куриоз или мистерия. Той в действителност е прозорец към природата на Вселената и нейната история, който прекатурва всичко, което знаем за Космоса.
„ Новите хоризонти “
Преди четири години астрономите получиха изненадваща визия за нов тип научни проучвания, които могат да правят: те най-сетне могат да дефинират съществуването (или отсъствието) на галактически оптичен декор – количеството радиация с оптични дължини на вълните, предавана от обекти отвън Млечния път през цялата история на Вселената.
Астрофизиците от Технологичния институт в Рочестър проучиха стотици изображения на светлинния декор, направени от инструмента за далечно разузнаване (LORRI) на галактическата сонда „ Нови хоризонти “ (New Horizons) през 2022 година Резултатите, оповестени в The Astrophysical Journal, удостоверяват, че галактическият уред записва доста повече светлина, в сравнение с би трябвало.
Интересно е, че друга група учени от разнообразни проучвателен институти и обсерватории са стигнали до сходни резултати малко по-рано. Те също са употребявали данните от инструмента LORRI, само че са се фокусирали върху единични изображения. В резюме тези резултати значат, че във Вселената би трябвало да има незнайни източници на радиация, а космосът оттатък Млечния път е доста по-ярък, в сравнение с се смяташе.
Колко светлина има във Вселената и по какъв начин можем да разберем това?
И по този начин, в случай че сборът от всички тези светлини, т.е. галактическият оптичен декор, подхожда на светлината, която се чака да идва от галактиките и техните черни дупки, тогава можем да потвърдим актуалната картина на Вселената. Ако обаче казусът не е подобен и дълбокият космос не е изцяло мрачен, тогава във Вселената има нещо, за което нямаме никаква визия.
Ситуацията обаче стана още по-объркана след публикуването на резултатите от ново проучване, което може да бъде открито на сървъра за предпечатни изявления ArXiv (което значи, че публикацията не е била рецензирана). Новото изобретение опровергава резултатите от предходните проучвания, които допускаха, че върху светлината от известните галактики има „ галактически оптичен декор “.
Теоретично единственият „ галактически оптичен декор “, който би трябвало да участва във Вселената, е светлината, предавана от звездите, която би трябвало да е лимитирана до галактиките и по-големите скупчвания на материя, плюс спомагателната отразена светлина от същите структури. Но от Земята и даже от космоса в границите на нашата Слънчева система не можем да създадем тези измервания – има прекалено много „ разсеяна светлина “ от нашата звезда, която се отразява от дребните частици в междупланетното пространство, с цел да се открие същинската мрачевина.
„ В пространството сред тези галактики има доста неразличими слаби галактики, които способстват за галактическия оптичен декор. Количественото установяване на този декор при всички дължини на вълните е жизненоважна задача, с цел да се подсигурява, че нашият космологичен модел точно отразява действителността “, споделят астрономите.
Учените към този момент са направили извънредно броене на слабите галактики на необятен диапазон от дистанции, употребявайки мощни техники за дълбокото небе с висока разграничителна дарба с обсерватории като телескопа „ Джеймс Уеб “ и „ Хъбъл “, както и техники за необятен преглед с по-ниска разграничителна дарба с телескопи като Sloan Digital Sky Survey, Gaia и Euclid. Но всички тези телескопи имат един значителен минус: те не са ситуирани задоволително надалеч от Слънцето.
В резултат на това съществува риск тези обсерватории да бъдат нечисти с разсеяна светлина както от Млечния път, по този начин и от зодиакалния прахуляк. За да изследваме дълбините на междузвездното пространство, би трябвало да премахнем тези източници, заради липса на по-добър израз, на „ светлинно замърсяване “.
Така че единствената действителна опция съгласно астрономите е да се лети доста, доста надалеч, на големи дистанции, където плътността на междупланетните прахови частици е извънредно ниска. И по този начин, макар че звездите, галактиките и Млечният път са позната панорама в нощното небе, това, което се случва оттатък него, е мистерия, а парадоксът на Олберс към момента няма решение и заложеният първоначално въпрос към този момент е без отговор. Но някои от срещналите се с този материал може да предложат лично решение.