Iako se odgovor na pitanje isprve može činiti jednostavan i objašnjiv izostankom Sunca, on je zapravo puno složeniji i paradoksalan.
Zašto je nebo tamno?
Većina čitatelja vjerojatno je – nakon što je pročitala naslov – pomislila ‘čemu uopće rasprava oko ovoga pitanja, pa noćno nebo na Zemlji je tamno jer se nalazimo na strani planeta koja u tom trenutnu nije okrenula prema Suncu!’ Međutim, stvari su malo kompliciranije ako u obzir uzmemo i ostale zvijezde.
Naime, samo naša galaksija – Mliječna staza – sadrži 100 do 400 milijardi zvijezda, a u vidljivom svemiru nalazi se između 100 do 200 milijardi galaksija. To znači da je broj zvijezda samo u vidljivom svemiru nevjerojatan; ako tome još dodamo znanstvenu pretpostavku da je svemir potencijalno beskonačan dolazimo do brojka koje ne možemo niti pojmiti.
Svaki dio neba koji pogledamo sadrži bezbroj zvijezda, pa bi bilo za očekivati da je noćno nebo trebalo biti zapravo iznimno svjetlo. Međutim, u stvarnosti to nije tako. Ovo odstupanje se zove Olbersov paradoks.
Što je Obersov paradoks?
Formuliranje „paradoksa tamnog neba“ obično se pripisuje njemačkom astronomu Heinrichu Wilhelmu Olbersu, iako su mnogi istaknuti pojedinci – uključujući Johannesa Keplera i Edgara Allana Poea – također pridonijeli rješavanju problema.
Paradoks se najjednostavnije može objasniti na sljedeći način:
Ako je svemir beskonačan, a u njemu postoji beskonačan broj zvijezda, onda bi cijelo nebo trebalo biti prekriveno zvijezdama. Trebali bismo moći vidjeti zvijezdu u bilo kojem smjeru u kojem pogledamo, pa bi noćno nebo trebalo biti jako osvijetljeno. Zašto je onda mrak?
Da biste bolje razumjeli Olbersov paradoks zamislite se usred guste šume. Gdje god pogledate, vidjeli biste zid drveća bez praznina između njih. Šuma može biti velika, ali nikako nije beskonačna. Sada pokušajte proširiti ovu analogiju na beskonačan svemir ispunjen zvijezdama.
Potencijalna (ali kriva) rješenja Obersovog paradoksa
Ovaj paradoks postojanja mnoštva zvijezda, a izostanka njihove svjetlosti na noćnom nebu, tijekom stoljeća je potaknuo nekoliko potencijalnih rješenja, no sva su se u konačnici pokazala kriva.
a) Zvijezde su raspoređene fraktalno, ali nejednoliko
Ova hipoteza mogla je objasniti paradoks, ali suvremeni astronomski podatci to ne podržavaju. Čini se da je svemir gotovo savršeno izotropan (tj. isti u svim smjerovima).
b) Svemir nema neograničen broj zvijezda
Čak i ako je broj zvijezda u svemiru konačan – tj. nije neograničen – taj broj je i dalje ogroman i bio bi dovoljan da osvijetli cijelo noćno nebo.
c) Neke zvijezde ne vidimo jer su predaleke i stoga je njihova svjetlost preslaba
Kako bismo objasnili zašto je ovo ‘rješenje’ krivo moramo zamisliti da je beskonačan svemir podijeljen u ravnomjerne sferne slojeve sa Zemljom u središtu. Ako jedan sloj sadrži određenu količinu zvijezda, tada bi sloj dva puta udaljeniji od Zemlje (zbog homogenosti Svemira) sadržavao četiri puta više zvijezda. Međutim, prema zakonu inverznog kvadrata, zvijezde u daljnjem sloju također bi sjajile četiri puta slabije kada bi se promatrale sa Zemlje. To znači da bi ukupna svjetlina svakog od ovih slojeva bila ista. Dakle, svaki sloj zvijezda bi proizveo istu količinu svjetlosti, bez obzira koliko je udaljen. Kao rezultat toga, nebo bi bilo jednoliko osvijetljeno.
d) Prostor je ispunjen međuzvjezdanom prašinom koja blokira svjetlost udaljenih zvijezda
Svjetlost zvijezda neizbježno bi zagrijala prašinu. Prema zakonu očuvanja energije, prašina bi uskoro počela ponovno ‘zračiti’ apsorbirano svjetlo i sjati sjajno kao zvijezde.
Koja su dva najvjerojatnija objašnjenja paradoksa?
Dva su glavna čimbenika koja objašnjavaju ‘paradoks tamnog neba’:
a) Svemir nije beskonačno star
Iako je svemir potencijalno prostorno beskonačan, on ipak nije beskonačno star te ima svoj početak – ‘rođen’ je prije oko 13.8 milijardi godina. Svjetlu – iako postiže nevjerojatnu brzinu – ipak treba određeno vrijeme da dođe s jedne točke na drugu. To znači da možemo promatrati samo objekte koji su udaljeni 13.8 milijardi svjetlosnih godina – ne dalje. Kako je svemir beskonačne veličine, mnoge zvijezde i galaksije su nam nevidljive samo zato što njihova svjetlost još nije stigla do nas.
b) Svemir se širi
Širenje svemira otkrio je Edwin Hubble 1929. godine. Vidio je da se svjetlost udaljenih zvijezda i galaksija ‘rasteže’ dok su se brzo udaljavale od nas. Ovaj fenomen je poznat kao crveni pomak koji se događa kada svjetlost povećava svoju valnu duljinu i pomiče se prema crvenom kraju elektromagnetskog spektra. Svjetlosni valovi iz vrlo udaljenih objekata toliko se rastežu da postaju infracrveni. Budući da ljudske oči ne mogu vidjeti infracrveno svjetlo, to znači da nam udaljene zvijezde i galaksije postaju nevidljive.
Konačno, zašto je nebo crno?
Kamo god pogledate na nebu, nalazi se zvijezda ili galaksija. Međutim mnoge od njih jednostavno ne možete vidjeti jer njihova svjetlost još nije stigla do nas ili je prešla u infracrveni spektar. Svjetlosno onečišćenje koje nastaje zbog našeg umjetnog svjetla dodatno ‘prekriva’ svjetlost nekih udaljenih izvora koje bismo inače mogli vidjeti. Kad sve to zbrojimo postaje jasno zašto je noćno nebo toliko tamno i zašto vidimo tako malo zvijezda na nebu.
Koliko zvijezda postoji u svemiru?
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
„Olbers’ paradox,“ britannica.com (pristup 20. travnja 2022).
Scott Chase (2004), „Olbers’ Paradox,“ math.ucr.edu (pristup 20. travnja 2022).
Anonymus (23. srpnja 2019.), „Light Pollution,“ nationalgeographic.org (pristup 20. travnja 2022).
