اگر فضا پر از ستاره است پس چرا اینقدر تاریک است؟!

راز بقا: مردم می‌پرسند چرا فضا با وجودی که پر از ستاره هاست، اما تاریک است. این سوال نام خاصی دارد؛ «پارادوکس اولبرس». پارادوکس اولبرس نام یکی از پارادوکس‌های معروف است که نخستین بار توسط هاینریش البرس در سال ۱۸۲۳ پرسیده شد. صورت کوتاه این پارادوکس چنین است: «چرا آسمان شب تاریک است؟»

به گزارش راز بقا، ستاره شناسان تخمین می‌زنند که حدود ۲۰۰ میلیارد تریلیون ستاره در جهانِ قابل مشاهده وجود دارد. بسیاری از آن ستارگان به روشنی یا حتی درخشان‌تر از خورشید هستند. بنابراین، چرا فضا با این همه نور خیره کننده پر نمی‌شود؟

مطالعه ستارگان و سیارات دور به ستاره شناسان کمک کرده تا بفهمند چرا فضا تا این حد تاریک است.

احتمالا حدس بزنید که این اتفاق به این دلیل است که بسیاری از ستارگان در جهان دور از زمین قرار دارند. البته این درست است که هر چه ستاره دورتر باشد، درخشش ان کمتر است– ستاره‌ای که ۱۰ برابر دورتر است، ۱۰۰ برابر تیره‌تر به نظر می‌رسد. اما این تمام پاسخ نیست.

یک حباب را تصور کنید

برای لحظه‌ای وانمود کنید که کیهان به قدری پیر است که نور ستارگان به اندازه کافی زمان داشته تا به زمین برسد. در این سناریوی خیالی، تمام ستارگان جهان اصلاً حرکت نمی‌کنند.

حباب بزرگی را تصور کنید که زمین در مرکز آن است. اگر قطر حباب حدود ۱۰ سال نوری بود، حدود ۱۲ ستاره را در خود جای می‌داد. البته، در فاصله چند سال نوری از زمین، بسیاری از آن ستارگان بسیار کم نور به نظر می‌رسند.

اگر قطر حباب را تا ۱۰۰۰ سال نوری، سپس به ۱ میلیون سال نوری و سپس ۱ میلیارد سال نوری بزرگ کنید، دورترین ستاره‌های درون حباب کم‌نورتر به نظر می‌رسند. اما ستاره‌های بیشتری در داخل حباب بزرگتر و بزرگتر وجود خواهند داشت که همه آن‌ها نور را منتشر می‌کنند. حتی اگر دورترین ستاره‌ها کم نورتر و کم نورتر به نظر می‌رسند، تعداد آن‌ها بسیار بیشتر خواهد بود و کل آسمان شب می‌بایست بسیار روشن به نظر برسد.

سن مهم است

در تصویر حباب خیالی، این پیش‌فرض را داشتید که ستاره‌ها حرکت نمی‌کنند و جهان نیز بسیار پیر و قدیمی است. اما جهان تنها حدود ۱۳ میلیارد سال سن دارد.

اگرچه این زمان از نظر انسانی بسیار طولانی است، اما از نظر نجومی کوتاه است. به اندازه‌ای کوتاه است که نور ستارگان دورتر از حدود ۱۳ میلیارد سال نوری هنوز واقعاً به زمین نرسیده است؛ بنابراین حباب واقعی اطراف زمین که شامل تمام ستارگانی است که می‌توانیم ببینیم، تنها تا حدود ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین گسترش یافته است.

اگر فقط ستاره‌های درون حباب را در نظر بگیرید آن‌ها برای پر کردن تمامی خطوط دید کافی نیستند. البته، اگر به برخی از جهت‌ها در آسمان نگاه کنید، می‌توانید ستاره‌ها را ببینید. اگر به بخش‌های دیگر آسمان نگاه کنید، هیچ ستاره‌ای را نمی‌بینید. به این دلیل که در آن نقاط تاریک، ستارگانی که می‌توانند خط دید شما را پر کنند بسیار دور هستند و نور آن‌ها هنوز به زمین نرسیده است. با گذشت زمان، نور این ستارگان دورتر، زمان بیشتری خواهد داشت تا به زمین برسد.

تغییر داپلر

ممکن است بپرسید که آیا آسمان شب در نهایت به طور کامل روشن می‌شود یا نه؟ اما موضوع چیز دیگری را به ذهن متبادر می‌کند که در ابتدای نوشته تصور کردید: اینکه همه ستاره‌ها حرکت نمی‌کنند. جهان در واقع در حال انبساط است و دورترین کهکشان‌ها با سرعتی نزدیک به نور از زمین دور می‌شوند.

از آنجایی که کهکشان‌ها به سرعت دور می‌شوند، نور ستاره‌های آن‌ها به رنگ‌هایی تبدیل می‌شود که چشم انسان نمی‌تواند ببیند. این اثر «تغییر داپلر» نامیده می‌شود. بنابراین، نور ستارگان حتی اگر زمان کافی برای رسیدن به زمین داشته باشد، باز هم نمی‌توان نور دورترین ستاره‌ها را با چشمان خود دید و آسمان شب به طور کامل روشن نمی‌شود.

اگر زمان بیشتر شود، در نهایت تمام ستارگان فرسوده و خاموش می‌شوند؛ ستارگانی مانند خورشید تنها حدود ۱۰ میلیارد سال عمر می‌کنند. اخترشناسان فرض می‌کنند که در آینده‌ای دور - هزار تریلیون سال دیگر - جهان تاریک می‌شود و تنها بقایای ستاره‌هایی مانند کوتوله‌های سفید و سیاه‌چاله‌ها در آن به حیات خود ادامه می‌دهند. 

اگرچه آسمان شب ما به طور کامل پر از ستاره‌ها نیست، ما در زمان بسیار خاصی از حیات جهان زندگی می‌کنیم، زمانی که به اندازه کافی خوش شانس هستیم تا از یک آسمان شب غنی و پیچیده پر از نور و تاریکی لذت ببریم.