星星无处不在 为何天空依然黑暗？

由于奥伯斯悖论（Olbers' paradox）涉及遥远的距离、年轻的宇宙和多普勒效应（多普勒效应会将遥远的星光转移到看不见的波长），尽管恒星众多，但太空仍然是黑暗的。

据天文学家估计，在可观测的宇宙中大约有 2000 亿兆颗恒星。 其中许多恒星的亮度甚至超过了我们的太阳。 那么，为什么夜空没有光芒四射呢？

作为一名研究恒星和行星（包括太阳系以外的恒星和行星）的天文学家，我探索这样的问题，以了解宇宙。 为什么太空如此黑暗，答案不仅仅在于恒星和地球之间的遥远距离。

乍一看，你可能会认为黑暗是由于恒星离我们无比遥远。 虽然距离确实会让恒星看起来更暗--10倍远的恒星看起来暗100倍--但这种解释并不能完全解开谜团。 还有更多谜团等着我们去揭开。

假设宇宙已经非常古老，即使是最远的恒星发出的光也有足够的时间到达地球。 在这种想象中，宇宙中的所有恒星根本没有移动。

想象一个以地球为中心的大气泡。 如果这个气泡大约有 10 光年宽，那么它将包含大约十几颗恒星。 当然，在几光年之外，从地球上看这些恒星中的许多都会非常暗淡。

如果把气泡继续扩大到 1000 光年，然后扩大到 100 万光年，再扩大到 10 亿光年，那么气泡中最远的恒星看起来就会更加暗淡。 但是，在这个越来越大的气泡里，也会有越来越多的恒星，它们都在发光。 尽管最远的恒星看起来越来越暗，但它们的数量会更多，整个夜空看起来应该非常明亮。

看来我又回到了起点，但实际上我离答案更近了一些。

大约 131 亿年前出现的星系，由詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI。

在假想泡泡图中，我让你想象恒星不会移动，宇宙非常古老。 但是，宇宙只有大约 130 亿年的历史。尽管从人类的角度来看，这是一个非常漫长的时间，但从天文学的角度来看，这个时间还很短。 由于时间太短，距离我们130亿光年以上的恒星发出的光实际上还没有到达地球。 因此，地球周围包含我们能看到的所有恒星的实际气泡只延伸到距离地球约130亿光年的地方。

泡泡中的星星实在不够多，无法布满每一条视线。 当然，如果你从天空的某些方向看去，就能看到星星。 如果你观察天空的其他部分，则看不到任何星星。 这是因为，在这些黑点中，可能会阻挡你视线的恒星距离我们太远，它们的光线还没有到达地球。 随着时间的流逝，这些越来越遥远的恒星发出的光将有时间到达我们的视线。

宇宙在不断膨胀，这种膨胀会拉长光在空间中的传播距离，这种现象被称为宇宙学红移。 红移越大，光传播的距离就越远。 因此，需要配备红外探测器的望远镜才能看到来自最早期、最遥远星系的光线。 资料来源：NASA、ESA、AND L. Hustak（STSci）

你可能会问，夜空最终是否会完全亮起来？ 但这又回到了我让你们想象的另一件事：所有的星星都没有移动。 宇宙实际上在不断膨胀，最遥远的星系几乎以光速远离地球。

由于星系的移动速度如此之快，它们恒星发出的光被挤压成人眼无法看到的颜色。 这种效应被称为多普勒频移。 因此，即使它有足够的时间到达你的身边，你仍然无法用眼睛看到最遥远的星星发出的光。 夜空也不会被完全照亮。

作者：布莱恩-杰克逊（Brian Jackson），博伊西州立大学天文学副教授。

改编自最初发表于《对话》的一篇文章。

编译自/ScitechDaily