Into The Black:Exploring Why Space is Dark

Μάθαμε πολλά για το διάστημα στα 60+ χρόνια αποστολής αστροναυτών σε τροχιά. Οι αστρονόμοι έμαθαν ότι το διάστημα είναι ένα κενό και το σπίτι σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ηλιακούς ανέμους και σκληρή ακτινοβολία. Οι χειριστές τηλεσκοπίων παρατήρησαν αστέρια, πλανήτες, νεφελώματα, μαύρες τρύπες και σουπερνόβα και υπάρχουν ακόμα τόσα πολλά που δεν καταλαβαίνουμε. Ένα πράγμα στο οποίο όλοι συμφωνούμε είναι ότι ο χώρος είναι σκοτεινός. Φαίνεται να υπάρχει μια σχεδόν άπειρη μαυρίλα στις απέραντες εκτάσεις ανάμεσα στα αστέρια. Ας εξερευνήσουμε γιατί το διάστημα είναι σκοτεινό και τι μπορεί να σημαίνει αυτό το σκοτάδι για την κατανόησή μας για το σύμπαν.

Καθολική επέκταση

Το σύμπαν είναι αρχαίο, αλλά δεν είναι άπειρο. Στην πραγματικότητα, ξεκίνησε τη ζωή του σε μια κατακλυσμική έκρηξη γνωστή ως Big Bang. Για αιώνες, η ανθρώπινη φυλή πίστευε ότι το σύμπαν ήταν στατικό και ακίνητο, αλλά καθώς η κατανόησή μας μεγάλωνε, μάθαμε ότι το σύμπαν διαστέλλεται διαρκώς. Η θεωρία της διαστολής του χωροχρόνου θα μπορούσε να βοηθήσει στο να εξηγηθεί γιατί το διάστημα φαίνεται σκοτεινό, παρά τα εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια που εκπέμπουν φως.

Το 1823, ο Henrich Wilhelm Olbers υπέθεσε ότι το σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Με το όνομα Olbers’ Paradox, θεώρησε ότι το φως μπορεί να εκτείνεται σε μήκη κύματος αόρατα με γυμνό μάτι λόγω των τεράστιων αποστάσεων που χρειάζεται το φως για να διανύσει. Είναι επίσης πιθανό ότι το σύμπαν - παρά το γεγονός ότι είναι σχεδόν 14 δισεκατομμυρίων ετών - είναι αρκετά νέο ώστε το φως από το πιο μακρινό του σημείο να μην έχει φτάσει ακόμα στη Γη.

Τα όρια του ανθρώπινου ματιού

Έχουμε συνηθίσει να σκεφτόμαστε το φως και το σκοτάδι σχετικά με το τι μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι. Δυστυχώς, το ανθρώπινο μάτι περιορίζεται σε αυτό που μπορεί να παρατηρήσει σε ένα πολύ στενό φάσμα. Το άστρο του σπιτιού μας εκπέμπει φως στο οπτικό φάσμα, αλλά εκπέμπει επίσης μικροκύματα και άλλες μορφές ακτινοβολίας που δεν μπορούμε να δούμε χωρίς εξειδικευμένο εξοπλισμό.

Από την άλλη πλευρά, τα αστέρια μπορούν να εκπέμπουν ενέργεια σε κάθε είδους χρώματα, μήκη κύματος και φάσματα που δεν θα μπορούσαμε να ελπίζουμε να δούμε με τις περιορισμένες ανθρώπινες αισθήσεις μας. Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου - πρωτόνια και ηλεκτρόνια που διασκορπίστηκαν από τη Μεγάλη Έκρηξη - βρίσκονται στο μήκος κύματος των μικροκυμάτων και υπάρχουν σχεδόν παντού στο διάστημα. Αν μπορούσαμε να δούμε αυτά τα μικροκύματα, το διάστημα θα έλαμπε και δεν θα συζητούσαμε γιατί το διάστημα είναι σκοτεινό.

Φως στο κενό

Τα φωτόνια που συνθέτουν το ορατό φως αλληλεπιδρούν σχεδόν με όλα όσα συναντούν. Τα φωτόνια που αντανακλούν διάφορες επιφάνειες μας βοηθούν να δούμε. Αυτά τα φωτόνια καθορίζουν επίσης ποια χρώματα βλέπουμε όταν κοιτάμε κάτι. Αν κοιτάτε ένα κόκκινο βαγόνι, βλέπετε το κόκκινο χρώμα επειδή το βαγόνι απορροφά αυτό το μήκος κύματος φωτός και αντανακλά το υπόλοιπο στα μάτια σας. Το φως που διαθλάται μέσω των μορίων οξυγόνου και αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι ο λόγος που ο ουρανός φαίνεται μπλε.

Δεν υπάρχει τίποτα που να παρεμβαίνει στα φωτόνια στο κενό καθώς ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός σε όλο αυτό το διάστημα. Το φως είναι εκεί, αλλά χωρίς τίποτα να αλληλεπιδράσει και να αντανακλάται, τα μάτια μας απλώς το επεξεργάζονται ως κενή μαυρίλα.

Το διάστημα είναι πιο φωτεινό από όσο νομίζαμε

Όταν η αποστολή New Horizons της NASA έφτασε στον Πλούτωνα, μπορούσε να παρατηρήσει το διάστημα χωρίς φωτορύπανση από τον ήλιο που είχε αφήσει τόσο πίσω. Αφού ταξινόμησαν όλες τις εικόνες που είχε στείλει το σκάφος, αφαιρώντας οτιδήποτε, από αστέρια έως ιδιορρυθμίες κάμερας που θα μπορούσαν να δέχονται φως, οι μηχανικοί έμειναν έκπληκτοι βλέποντας ότι ο χώρος ήταν πιο φωτεινός από ό,τι περίμεναν.

Είναι ακόμα κρύο και σκοτεινό στο μαύρο, αλλά όταν ρωτάτε γιατί ο χώρος είναι σκοτεινός, η απάντηση δεν είναι τόσο ξεκάθαρη όσο νομίζουν οι περισσότεροι.