إذا كان الكون يمتد إلى الأبد وإذا كان مليئًا بالنجوم ، فلماذا تكون السماء مظلمة؟ هذا سؤال طرحه الفلاسفة والعلماء منذ العصور القديمة. تمامًا كما يرى المراقب الأشجار في جميع الاتجاهات عند الوقوف في الغابة ، يجب أن ينتهي كل خط رؤية في عالم لا نهائي بتلألأ نجم. يجب أن تكون النتيجة الصافية مشتعلة في السماء بضوء سماوي. لا ينبغي أن تكون سماء الليل ساطعة فقط ، إن لم تكن أكثر إشراقًا ، من النهار ، ولكن الحرارة من كل تلك الشموس يجب أن تكون كافية لغلي محيطات الأرض! لذلك ، يجب أن يبدو المشهد النجمي الموضح في الصورة المدهشة التي تصاحب هذه المقالة ، أنه يفتقد إلى نجوم عند مقارنته بالتحديق في الكون أعلاه.
تأمل إدغار ألين بو في هذا اللغز في عمله عام 1850 بعنوان "قوة الكلمات". وأشار إلى الإضاءة المشتركة التي يشعها الضوء السماوي باسم "جدران الكون الذهبية". على سبيل المثال ، يرى أحد المراقبين في الغابة شاشة من الأشجار لأن الغابة تستمر أبعد من حدود الخلفية - متوسط المسافة التي تقطع عندها خط الرؤية بواسطة شجرة. وبالمثل ، من أي نقطة في الكون اللامتناهي المملوء بالنجوم ، يجب أن تتداخل النجوم القريبة مع النجوم البعيدة حتى يتم ملء كل بوصة مربعة من المنظر بالضوء من الشمس البعيدة.
تشير التقديرات الحالية إلى أن عدد النجوم في الكون يبلغ 70 sextillion (70،000 مليون مليون) ، بناءً على مسح عام 2003 أكمله علماء الفلك الأستراليون. هذا هو عشرة أضعاف عدد حبيبات الرمل على جميع شواطئ وصحاري الأرض مجتمعة وبالتأكيد أكثر من كافية لملء السماء بأكملها بضوء النجوم!
لكن سماء الليل ليست غارقة في ضوء الكون ، لذا تكهن المنظرون الأوائل بأن النجوم إما محدودة العدد أو أن نورها فشل بطريقة ما في الوصول إلى الأرض. عندما تم اكتشاف الغبار بين النجوم ، اعتقد البعض أنه تم العثور على السبب. ولكن ، أشارت الحسابات بسرعة إلى أنه إذا امتصت جزيئات الغبار كل ضوء النجوم المفقود ، فستبدأ جزيئات الغبار في التوهج.
تم تفسير الإجابة أخيرًا من خلال الآثار المترتبة على نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية.
منذ ما بين عشرة إلى عشرين مليار سنة ، تم تشكيل الكون من خلال حدث يسمى الانفجار الكبير. لماذا حدث وما سبقه لا يزال أعمق الألغاز ولكن يبدو أنه حدث الآن لا يمكن دحضه إلى حد كبير لمعظم المجتمع العلمي. إن كل المادة والطاقة - كل شيء كان أو كان أو يمكن أن يكون - في الأساس يقتصر على حالة مركزة كثيفة بشكل لا يمكن تخيله. ومن المثير للاهتمام ، أنه لم يكن الأمر كما لو أن كل شيء في الكون قد تم حشره في مكان ما محاطًا بمساحة مليئة بأي شيء. في الحقيقة هي كان الكون - كل شيء ، طاقة و كل المساحة التي يشغلونها. كان حجمه الخارجي غير مهم لأنه ليس له سطح خارجي ، لا يوجد شيء خارجها - هذا لا يزال صحيحا اليوم.
بعد ذلك ، ولأسباب لا تزال قيد المناقشة ، بدأت نواة الكون في التوسع بمعدل سريع للغاية كما لو كانت قد تعرضت للانفجار ، وهذا التوسع لم يتوقف أبدًا ، في الواقع ، لقد زاد المعدل بمرور الوقت! أكثر من وجهة نظرنا هو حقيقة ذلك بدأ الكون في لحظة زمنية محددة.
يساعد أحد الآثار الأخرى لنظرية النسبية في تفسير سماء الليل المظلمة أيضًا. ينتقل الضوء بسرعة محدودة. ومع ذلك ، فإنه يتحرك بسرعة كبيرة بحيث يتم التعبير عن سرعته في المسافة التي يقطعها خلال عام واحد. يُعرف هذا بالسنة الضوئية وخلال ذلك الوقت ، سوف يجتاز الضوء 9.46 تريليون (9.46 à - 1012) كيلومتر أو 5.88 تريليون (5.88 ×1012) اميال.
يتشابك المكان والزمان. لا يمكننا النظر إلى الفضاء دون النظر للخلف في الوقت المناسب. الفضاء شاسع والفصل بين النجوم هائل. على سبيل المثال ، متوسط المسافة بين النجوم هو بضع سنوات ضوئية. لكن هذا قريب مقارنة بالأطوال الأخرى المقاسة بعلم الفلك. تبلغ المسافة من شمسنا إلى مركز مجرتنا حوالي 26000 سنة ضوئية أو 260 تريليون كيلومتر! تبلغ المسافة من مجرتنا ، درب التبانة ، إلى أقرب مجرة تقع في كوكبة أندروميدا ، أكثر من 2 مليون سنة ضوئية. وهذا يعني أن الضوء الذي نراه الليلة من مجرة أندروميدا الكبرى (M31) غادر إلى الأرض عندما لم يكن هناك بشر معاصرون ، أو هومو سابينس ، على هذا الكوكب - على الرغم من أن سلالتنا التطورية كانت راسخة. تبلغ المسافة من الأرض إلى أبعد مسافة ، وهي مجرة رصدها تلسكوب هابل الفضائي ، حوالي 13 مليار سنة ضوئية. نرى هذه المجرة كما كانت تبدو قبل تشكيل مجرتنا!
لذا ، سبب كون سماء الليل لدينا سوداء ، والسبب في عدم امتلاء الفضاء بالضوء الأعمى ، لأن الكثير من الضوء من النجوم التي تملأ السماء لم يكن لديها الوقت للوصول إلى الأرض - الكثير منها بعيد جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه ببساطة في هذا الوقت. وهكذا ، على الرغم من أن عدد النجوم هو في الأساس عدد لا نهائي من النجوم التي نراها محدودة ، وهذا يخلق فجوات مظلمة في السماء التي نراها على أنها اتساع الفضاء.
هناك أيضًا بعض العوامل الأخرى التي تتسبب في ظهور مساحة غير مضيئة. على سبيل المثال ، تموت العديد من النجوم أو تنفجر بمرور الوقت وهذا يزيل مساهمتها في كمية الضوء داخل الكون. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل ضوء النجوم عن طريق التحول الأحمر - وهي ظاهرة ترتبط بشكل مباشر بتوسع الكون. التحول الأحمر يشبه تأثير دوبلر لأن كلاهما ينطوي على تمدد موجات الضوء.
يصف تأثير دوبلر حركة مصدر الضوء بالنسبة للمراقب. يصبح الضوء الناتج من جسم يتحرك نحو مراقب مضغوطًا نحو الترددات الأعلى ، أو الطرف الأزرق من طيف الضوء. يصبح الضوء من الجسم الذي يتحرك بعيدًا ممتدًا نحو الترددات المنخفضة أو الطرف الأحمر.
التحول الأحمر لا علاقة له بحركة مصدر الضوء ، ولكن بالأحرى مع المسافة التي يقع فيها مصدر الضوء من الراصد. نظرًا لأن الفضاء يتوسع في جميع الاتجاهات ، فإن الضوء من مصدر بعيد جدًا يسافر مسافة متزايدة باستمرار ومسافة الاتساع ، نفسها ، تمد أطوال موجات الضوء نحو الأحمر. كلما كانت المجرة أبعد ، كلما كان المسار الذي يجب أن يسلكه ضوءه أطول للوصول إلى الأرض. نظرًا لأن المسافة بين المجرة والأرض تتزايد باستمرار ، فإن ضوءه يمتد باتجاه الطرف الأحمر من الطيف. وهكذا يمكن تحويل الضوء من المجرات البعيدة جدًا إلى اللون الأحمر من الطيف المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء أو ، بعد ذلك ، إلى عالم الموجات الراديوية. لذلك ، يقلل التحول الأحمر أيضًا من مدى ضوء النجوم المرئي الذي يصل إلى الأرض ويجعل سماء الليل تبدو أكثر قتامة.
الصورة التي ظهرت في هذه المناقشة أنتجها الفلكي براد مور من مرصده الخاص بالقرب من ملبورن ، أستراليا في وقت سابق من هذا العام. يقع هذا المشهد بالقرب من سديم Carinae العظيم والمعروف باسم NGC 3324. كما أن له اسمًا شائعًا لسديم Keyhole ويقع كلاهما وسديم Eta Carinae على بعد حوالي 9000 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة كارينا الجنوبية. وتتكون من مجموعة شابة من النجوم الساطعة ، بعضها يضيء السديم المحيط الغني بالهيدروجين ويتسبب في توهجه.
ومن المثير للاهتمام أن هذا يسمى أيضًا غابرييلا ميسترال سديم بسبب تشابهه الغريب مع الشاعر التشيلي الحائز على جائزة نوبل. انظر عن كثب ويمكنك رؤية صورتها الظلية في السديم.
لكن الأشكال في هذه الصورة الهائلة ليست حقيقية. وقد تم تكليفهم أيضًا لتمثيل تركيبة المواد التي تشتمل على هذا الرأي. يتم تمثيل الأكسجين باللون الأحمر والأخضر يشير إلى وجود الهيدروجين والكبريت الذي يصوره لون أزرق. تطلبت هذه الصورة تعرضًا لمدة 36 ساعة من خلال تلسكوب Ritchey-Chretien Cassegrain مقاس 12.5 بوصة وكاميرا فلكية 3.5 ميجا بكسل.
هل لديك صور تود مشاركتها؟ انشرها في منتدى التصوير الفلكي في مجلة الفضاء أو أرسلها بالبريد الإلكتروني ، وقد نعرضها في مجلة الفضاء.
بقلم ر. جاي جايباني
