Co to jest paradoks Olbersa?

Paradoks Olbersa, znany również jako paradoks ciemnego nocnego nieba, to nazwa problemu wyjaśniającego, dlaczego niebo jest ciemne w nocy. Zagadkę po raz pierwszy postawiono w czasie, gdy zakładano, że wszechświat jest statyczny, ma nieskończony zasięg i nieskończenie stary. Na podstawie tych założeń wydaje się, że niebo powinno być jasne, ponieważ istniałaby nieskończona liczba gwiazd, które pokryłyby każdy punkt na niebie. Paradoks nazwano na cześć Heinricha Olbersa, który w 1826 roku stwierdził, że każda linia wzroku kończy się gwiazdą, dzięki czemu niebo jest jasne. Problem ten pojawiał się jednak kilkakrotnie w historii astronomii, sięgając XVI wieku.

Pierwsze znane odniesienie do paradoksu pochodzi od astronoma Thomasa Diggesa z 1576 r., Który napotkał problem w swoim opisie nieskończonego wszechświata z losowym rozkładem gwiazd. W 1610 roku Johannes Kepler zacytował coś, co stało się znane jako paradoks Olbersa, aby pokazać, że wszechświat musi być skończony. Wydawało się jednak, że istnieje problem ze skończonym wszechświatem, który polegałby na tym, że zapadłby się sam z powodu przyciągania grawitacyjnego gwiazd i planet w nim znajdujących się. Dlatego większość astronomów założyła, że ​​wszechświat jest nieskończony, więc paradoks pozostał.

Wstępne sugestie, że większość gwiazd jest zbyt daleko, aby można je było zobaczyć, zostały szybko odrzucone. Gdyby wszechświat był nieskończenie stary, światło gwiazd miałoby nieskończoną ilość czasu, aby do nas dotrzeć, więc nawet najbardziej odległe gwiazdy przyczyniłyby się do jasnego nieba. Matematycznie można wykazać, że dla nieskończonego wszechświata z równomiernie rozmieszczonymi gwiazdami całe niebo musi być tak jasne, jak przeciętna gwiazda. Jasność gwiazd zmniejsza się wraz z odległością, ale liczba gwiazd rośnie wraz z odległością, bez ograniczeń w nieskończonym wszechświecie. Efekty znikają, pozostawiając jasne niebo.

W ciągu następnych kilkuset lat podjęto różne dalsze próby rozwiązania zagadki. Jedną z pierwszych prób wyjaśnienia było to, że większość światła gwiazd była zasłonięta przez pył. Chociaż prawdą jest, że obłoki pyłu w naszej galaktyce blokują jej duże obszary z pola widzenia, gdyby istniała nieskończona liczba gwiazd, ostatecznie cały pył nagrzałby się i świecił, tak jak gwiazdy.

Inną sugestią było to, że gwiazdy nie były rozmieszczone losowo, ale były rozmieszczone w grupach z dużymi pustkami pomiędzy nimi. Wiemy już, że tak jest w rzeczywistości: gwiazdy są pogrupowane w galaktyki, które są pogrupowane w gromady i supergromady. Jednak na największą skalę wszechświat jest jednorodny, a paradoks Olbersa, jak opisał sam Olbers, stwierdza, że ​​każda linia wzroku musi kończyć się gwiazdą. Sformułowane w ten sposób jasne jest, że nieprzypadkowa grupa gwiazd mogłaby wyjaśnić ciemne niebo tylko wtedy, gdyby gwiazdy ustawiły się jeden za drugim, blokując światło drugiej osoby - scenariusz, którego nikt nie wziąłby na poważnie.

Dopiero odkrycie przez Edwina Hubble'a w 1929 roku wszechświata rozszerza się, gdy pojawiło się rozwiązanie paradoksu Olbersa. Obecnie wiadomo, że obserwowany wszechświat rozszerza się w tempie rosnącym wraz z odległością i patrząc wstecz, dochodzimy do punktu o małej objętości i ogromnej gęstości. To daje dwa powody, dla których niebo jest ciemne. Pierwszym i najważniejszym powodem jest to, że wszechświat ma skończony wiek, więc nie byłoby czasu, aby światło z gwiazd znajdowało się w pewnej odległości od nas. Drugim powodem jest to, że ekspansja wszechświata powoduje przesunięcie dopplerowskie światła od gwiazd, które zwiększa się wraz z odległością; poza pewną odległości całe światło zostanie przesunięte poza widmo widzialne, co sprawi, że wszystkie gwiazdy będą niewidoczne.