چرا فضا با وجود ستارگان بی‌شمار این‌قدر تاریک است؟

حدود ۲۰۰ میلیارد تریلیون ستاره در جهان قابل مشاهده وجود دارد و بسیاری از ستاره‌ها درخشان‌تر از خورشید هستند. پس چرا فضا پر از نور نیست؟

برخی این سوال را مطرح می‌کنند که چرا فضا با اینکه پر از ستاره است، کاملا روشن نیست. این سوال چنان قدیمی است که نام خاصی دارد: پارادوکس اولبرس. شاید فکر کنید علت آن است که تعداد زیادی از ستارگان در جهان در فاصله بسیار دور از زمین قرار دارند. البته درست است که هرچه ستاره دورتر باشد، نور آن ضعیف‌تر دیده می‌شود، اما این تمام پاسخ نیست.

برایان جکسون، استاد ستاره‌شناسی دانشگاه ایالتی بویزی در وب‌سایت کانورسیشن علت تاریک بودن بخش‌هایی از آسمان را توضیح می‌دهد. او می‌گوید، برای لحظه‌ای تجسم کنید جهان چنان قدیمی است که نور زمان کافی داشته است که حتی از دورترین ستاره‌ها به زمین برسد. در این سناریوی خیالی، ستاره‌ها حرکت نمی‌کنند.

حال، حباب بزرگی را تصور کنید که زمین در مرکز آن است. اگر قطر حباب حدود ۱۰ سال نوری باشد، حدود ۱۲ ستاره را در خود جای می‌دهد. البته در فاصله چند سال نوری از زمین، بسیاری از ستاره‌ها بسیار کم نور به‌نظر می‌رسند. اگر اندازه حباب نوری را به ۱۰۰۰ سال نوری، سپس یک میلیون سال نوری و سپس یک میلیارد سال نوری گسترش دهید، نور دورترین ستاره‌ها کمتر و کمتر می‌شود. اما درعین‌حال ستاره‌های بیشتری درون حباب بزرگ‌تر وجود خواهند داشت که همه آن‌ها در ایجاد نور نقش دارند. حتی اگر دورترین ستاره‌ها کم‌نورتر و کم‌نورتر به‌نظر برسند، تعداد آن‌ها بسیار بیشتر خواهد بود و در این صورت آسمان بسیار روشن‌تر خواهد شد. به‌نظر می‌رسد با این توضیح به نقطه اول گفتگوی خود رسیده‌ایم، اما درواقع کمی به پاسخ نزدیک‌تر شده‌ایم.

در آینده دور، جهان تاریک می‌شود و فقط اجرامی مانند کوتوله‌های سفید و سیاه‌چاله‌ها در فضا باقی می‌مانند

در تجسم حباب خیالی، از شما خواسته شد تصور کنید ستاره‌ها حرکت نمی‌کنند و جهان بسیار قدیمی است. اما جهان فقط حدود ۱۳ میلیارد سال قدمت دارد. اگرچه این زمان از دیدگاه انسان‌ها بسیار طولانی است، ازنظر نجومی به اندازه کافی کوتاه است که نور ستارگان دورتر از حدود ۱۳ میلیارد سال نوری واقعا هنوز به زمین نرسیده است. بنابراین، حباب واقعی اطراف زمین که شامل تمام ستارگانی است که می‌توانیم ببینیم، فقط حدود ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین گسترش دارد.

تعداد کافی ستاره‌ درون حباب برای پر کردن تمام خطوط دید وجود ندارد. اگر به برخی از جهت‌ها در آسمان نگاه کنید، می‌توانید ستاره‌ها را ببینید، اما وقتی به بخش‌های دیگر آسمان نگاه کنید، هیچ ستاره‌ای نمی‌بینید. علت آن است که در آن نقاط تاریک ستاره‌هایی که می‌توانند خط دید شما را مسدود کنند، به قدری دور هستند که نور آن‌ها هنوز به زمین نرسیده است. با گذشت زمان، نور ستاره‌های دورتر سرانجام به ما خواهد رسید.

ممکن است بپرسید که آیا آسمان شب درنهایت به‌طور کامل روشن می‌شود؟ برخلاف فرض بی‌حرکت بودن ستاره‌ها که در ابتدای بحث مطرح کردیم، جهان درواقع درحال انبساط است و دورترین کهکشان‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور از زمین دور می‌شوند. ازآن‌جا که کهکشان‌ها با سرعت دور می‌شوند، نور ستاره‌های آن‌ها به سمت رنگ‌هایی می‌رود که چشم انسان توانایی دیدنشان را ندارد. این تغییر «اثر دوپلر» نامیده می‌شود.

بنابراین، حتی اگر نور زمان کافی برای رسیدن به شما داشته باشد، باز هم نمی‌توانید نور دورترین ستاره‌ها را با چشمان خود ببینید و آسمان شب به‌طور کامل روشن نمی‌شود. اثر دوپلر که «انتقال به فروسرخ» نیز نامیده می‌شود، پدیده‌ای است که در آن نور اجسامی که از چشم ناظر درحال دور شدن هستند، بیشتر به سمت انتهای قرمز طیف الکترومغناطیس ظاهر می‌شود.

اگر بیشتر صبر کنید، درنهایت تمام ستاره‌ها خاموش می‌شوند، ستاره‌هایی مانند خورشید تنها حدود ۱۰ میلیارد سال عمر می‌کنند. اخترشناسان فرض می‌کنند که در آینده دور (هزار تریلیون سال دیگر) جهان تاریک می‌شود و فقط بقایای ستاره‌وار مانند کوتوله‌های سفید و سیاه‌چاله‌ها در آن وجود خواهند داشت. اگرچه آسمان شب ما به‌طور کامل پر از ستاره نیست، در زمان خاصی در حیات جهان زندگی می‌کنیم، زمانی که به اندازه کافی خوش‌شانس هستیم که از آسمان شب پر از نور و تاریکی لذت ببریم.