Nếu vũ trụ kéo dài mãi mãi và nếu nó đầy sao, tại sao bầu trời đêm lại tối? Đây là một câu hỏi đã được các nhà triết học và các nhà khoa học đặt ra từ thời Cổ đại. Giống như một người quan sát nhìn thấy cây cối ở mọi hướng khi đứng trong rừng, mọi đường ngắm trong vũ trụ vô tận sẽ kết thúc bằng sự lấp lánh của một ngôi sao. Kết quả cuối cùng phải là một bầu trời bốc cháy với ánh sáng thiên đường. Bầu trời đêm không chỉ sáng, nếu không sáng hơn ban ngày mà sức nóng từ tất cả các mặt trời đó cũng đủ để làm sôi đại dương Trái đất! Do đó, cảnh đầy sao được mô tả trong bức tranh nổi bật đi kèm với bài viết này, dường như bị thiếu các ngôi sao khi so sánh với việc nhìn vào vũ trụ ở trên.
Edgar Allen Poe đã suy ngẫm về câu đố này trong tác phẩm năm 1850 của mình mang tên Sức mạnh của từ ngữ. Ông gọi sự chiếu sáng kết hợp tỏa ra bởi ánh sáng thiên thể là những bức tường vàng của thế giới vũ trụ. Ví dụ, một người quan sát trong rừng nhìn thấy một màn hình của cây vì khu rừng tiếp tục xa hơn giới hạn nền của nó - khoảng cách trung bình mà đường ngắm bị gián đoạn bởi một cái cây. Tương tự, từ bất kỳ điểm nào trong Vũ trụ vô tận chứa đầy các ngôi sao, các ngôi sao ở gần nhau sẽ chồng lên các ngôi sao ở xa hơn cho đến khi mỗi inch vuông của tầm nhìn được lấp đầy bởi ánh sáng từ Mặt trời xa.
Các ước tính hiện tại đặt số lượng ngôi sao trong Vũ trụ là 70 sextillion (70.000 triệu triệu triệu đồng), dựa trên cuộc khảo sát năm 2003 được hoàn thành bởi các nhà thiên văn học Úc. Đó gấp mười lần số hạt cát trên tất cả các bãi biển và sa mạc Trái đất cộng lại và chắc chắn là quá đủ để lấp đầy toàn bộ bầu trời bằng ánh sao!
Nhưng, bầu trời đêm không chìm trong ánh sáng của Vũ trụ, vì vậy các nhà lý thuyết ban đầu đã suy đoán rằng một trong hai ngôi sao bị giới hạn về số lượng hoặc ánh sáng của chúng bằng cách nào đó không đến được Trái đất. Khi bụi liên sao được phát hiện, một số người cho rằng lý do đã được tìm thấy. Nhưng, các tính toán nhanh chóng chỉ ra rằng nếu các hạt bụi hấp thụ tất cả ánh sáng sao bị thiếu thì bản thân các hạt bụi sẽ bắt đầu phát sáng.
Câu trả lời cuối cùng đã được giải thích bởi hàm ý từ Thuyết tương đối của Albert Einstein.
Ở đâu đó giữa mười và hai mươi tỷ năm trước, Vũ trụ được hình thành bởi một sự kiện gọi là Vụ nổ lớn. Tại sao nó xảy ra và những gì xảy ra trước đó vẫn là bí ẩn sâu sắc nhất nhưng nó xảy ra bây giờ dường như không thể bác bỏ được đối với hầu hết trong cộng đồng khoa học. Tất cả các vật chất và năng lượng - về cơ bản là tất cả mọi thứ đã từng, đang hoặc có thể - bị giới hạn ở trạng thái đậm đặc, không thể tưởng tượng được. Thật thú vị, không phải như thể mọi thứ trong Vũ trụ bị dồn vào một vị trí được bao quanh bởi một không gian chứa đầy không có gì. Trong thực tế, nó là vũ trụ - tất cả các vấn đề, năng lượng và tất cả các không gian mà họ điền vào. Kích thước bên ngoài của nó là không quan trọng vì nó không có bề mặt bên ngoài; không có gì tồn tại bên ngoài nó - điều này vẫn đúng cho đến ngày hôm nay.
Sau đó, vì những lý do vẫn đang được tranh luận, hạt nhân vũ trụ này bắt đầu mở rộng với tốc độ cực nhanh như thể nó đã trải qua một vụ nổ. Sự mở rộng này chưa bao giờ chấm dứt, trên thực tế, tốc độ của nó đã tăng lên theo thời gian! Thêm vào điểm thảo luận của chúng tôi là thực tế rằng vũ trụ bắt đầu tại một thời điểm hữu hạn.
Một ý nghĩa khác của lý thuyết tương đối cũng giúp giải thích bầu trời đêm tối của chúng ta. Ánh sáng truyền đi với tốc độ hữu hạn. Tuy nhiên, nó di chuyển nhanh đến mức tốc độ của nó được thể hiện ở quãng đường mà nó di chuyển trong một năm. Đây được gọi là một năm ánh sáng và trong thời gian đó, ánh sáng sẽ đi qua 9,46 nghìn tỷ (9,46 Ã 1012) km hoặc 5,88 nghìn tỷ (5,88 Ã 1012) Dặm.
Không gian và thời gian đan xen. Chúng ta không thể nhìn ra không gian mà không nhìn ngược thời gian. Không gian rộng lớn và sự tách biệt giữa các vì sao là rất lớn. Ví dụ, khoảng cách trung bình giữa các ngôi sao là một vài năm ánh sáng. Nhưng, nó gần so với các độ dài khác được đo bằng thiên văn học. Khoảng cách từ Mặt trời của chúng ta đến trung tâm Thiên hà của chúng ta là khoảng 26.000 năm ánh sáng hoặc 260 nghìn tỷ km! Khoảng cách từ Thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà, đến thiên hà gần nhất tiếp theo, nằm trong chòm sao Andromeda, là hơn 2 triệu năm ánh sáng. Điều đó có nghĩa là ánh sáng chúng ta thấy tối nay từ Thiên hà Andromeda vĩ đại (M31) rời khỏi Trái đất khi không có con người hiện đại, hay Homo Sapiens, trên hành tinh này - mặc dù dòng dõi tiến hóa của chúng ta đã được thiết lập tốt. Khoảng cách từ Trái đất đến vật thể ở xa nhất, một thiên hà được phát hiện bởi kính viễn vọng không gian Hubble, là khoảng mười ba tỷ năm ánh sáng. Chúng ta thấy thiên hà này khi nó nhìn trước khi thiên hà của chúng ta được hình thành!
Vì vậy, lý do bầu trời đêm của chúng ta có màu đen, lý do không gian không tràn ngập ánh sáng chói mắt là vì phần lớn ánh sáng từ các ngôi sao lấp đầy bầu trời không có thời gian để đến Trái đất - rất xa mà chúng không thể phát hiện được tại thời điểm này. Do đó, mặc dù số lượng ngôi sao về cơ bản là vô hạn, số lượng ngôi sao chúng ta có thể nhìn thấy là hữu hạn và điều này tạo ra những khoảng trống tối trên bầu trời mà chúng ta thấy là sự rộng lớn của không gian.
Ngoài ra còn có một vài yếu tố khác khiến không gian xuất hiện không được chiếu sáng. Ví dụ, nhiều ngôi sao chết dần hoặc phát nổ theo thời gian và điều này loại bỏ sự đóng góp của chúng vào lượng ánh sáng trong Vũ trụ. Ngoài ra, ánh sáng sao bị giảm bằng cách dịch chuyển màu đỏ một hiện tượng có liên quan trực tiếp đến việc mở rộng vũ trụ. Dịch chuyển màu đỏ tương tự như hiệu ứng Doppler vì cả hai đều liên quan đến sự kéo dài của sóng ánh sáng.
Hiệu ứng Doppler mô tả chuyển động của nguồn sáng so với người quan sát. Ánh sáng từ một vật thể di chuyển về phía người quan sát bị nén về phía tần số cao hơn, hoặc đầu màu xanh của phổ ánh sáng. Ánh sáng từ một vật thể đang di chuyển ra xa trở nên kéo dài về phía tần số thấp hơn hoặc đầu đỏ.
Dịch chuyển màu đỏ không liên quan gì đến chuyển động của nguồn sáng, nhưng, thay vào đó, với khoảng cách một nguồn sáng được đặt từ người quan sát. Vì không gian đang mở rộng theo mọi hướng, ánh sáng từ một nguồn rất xa truyền đi một khoảng cách ngày càng lớn và chính khoảng cách ngày càng mở rộng, kéo dài bước sóng ánh sáng của nó về phía màu đỏ. Một thiên hà càng ở xa, con đường mà ánh sáng của nó phải đi càng xa để đến Trái đất. Do khoảng cách giữa thiên hà và Trái đất cũng không ngừng tăng lên, ánh sáng của nó bị kéo dài về phía đầu đỏ của quang phổ. Do đó, ánh sáng từ các thiên hà ở rất xa có thể bị dịch chuyển màu đỏ ra khỏi quang phổ nhìn thấy được thành tia hồng ngoại hoặc, ngoài đó, vào vương quốc của sóng vô tuyến. Do đó, dịch chuyển màu đỏ cũng làm giảm phạm vi ánh sáng sao có thể nhìn thấy đến Trái đất và làm cho bầu trời đêm trở nên tối hơn.
Bức ảnh nổi bật với cuộc thảo luận này được sản xuất bởi nhà thiên văn học Brad Moore, từ đài thiên văn tư nhân gần Melbourne, Australia hồi đầu năm nay. Cảnh này nằm gần Tinh vân Carinae vĩ đại và được gọi là NGC 3324. Nó cũng có một tên chung là Tinh vân Keyhole và cả Tinh vân Eta Carinae nằm cách Trái đất khoảng 9.000 năm ánh sáng trong chòm sao Carina phía nam. Nó bao gồm một cụm sao trẻ, sáng, một số trong đó đang chiếu sáng tinh vân giàu hydro xung quanh và khiến nó phát sáng.
Điều thú vị là, nó còn được gọi là Tinh vân Gabriela Mistral vì nó giống với sự kỳ lạ của nhà thơ Chile với nhà thơ người Chile đã giành giải thưởng Nobel. Nhìn kỹ và bạn có thể thấy hình bóng của cô ấy trong tinh vân.
Tuy nhiên, màu sắc trong hình ảnh tuyệt vời này là không có thật. Họ đã được chỉ định để đại diện cho các thành phần của tài liệu bao gồm quan điểm này. Oxy được thể hiện bằng màu đỏ, màu xanh lá cây cho thấy sự hiện diện của hydro và lưu huỳnh được mô tả bởi một màu xanh lam. Bức ảnh này đòi hỏi phải phơi sáng 36 giờ thông qua kính viễn vọng Ritchey-Chretien Cassegrain 12,5 inch và máy ảnh thiên văn 3,5 megapixel.
Bạn có những bức ảnh bạn muốn chia sẻ không? Đăng chúng lên diễn đàn astrophftimey hoặc gửi email cho chúng, và chúng tôi có thể đăng một bài trong Tạp chí Vũ trụ.
Viết bởi R. Jay GaBany
