Nattens ‘mørke’ hemmeligheder
‘Sikke et dumt spørgsmål!’ Man kunne tænke. Solen er gået ned, det er det. Nå, svaret lyder rigtig fornuftigt, men, som der altid har været, er det alt, hvad der er at sige?
Nætterne på Jorden er naturligt mørke. Det er fedt. Vi kan sove eller gøre andre ting, der egner sig til at gøre i mørke. Den mørke himmel giver os også mulighed for at kigge godt på det store univers og undre os over, hvordan alting er blevet til. Svaret på “Hvorfor er natten mørk?” er ikke så simpelt som “Fordi solen er nede”. Det hænger sammen med oprindelsen af universet, som vi kender det. Ikke simpelt, men smukt.
Paradokset
Hvis universet var statisk, uendeligt stort, evigt og fyldt med et uendeligt antal stjerner, burde himlen altid være lysende, når alle stjernerne skinnede. Stjernelyset ville rejse i alle retninger og til sidst ville berøre hvert hjørne af universet. Hvert eneste sted på overfladen af hver eneste planet, herunder vores Jord, ville i sidste ende være badet i stjernelyset hele tiden. Så skulle natten ikke være mørk. Ordet “nat” skulle så betyde noget helt andet. Alt dette ville være sandt, hvis bare virkeligheden ikke var, hvad den er og altid har været: himlen er mørk om natten. Hvorfor? En tysk læge-astronom stillede dette spørgsmål før i 1823, og spørgsmålet blev kendt efter hans navn som ‘Olbers’ paradoks.’
Den statiske universmodel foreslog også, at universet er homogent. På en enorm skala ville det samme antal stjerner fylde et lige stort rumfang af universet fra et hvilket som helst sted. Forestil dig, at hvis vi ifølge denne model skærer universet op i sektioner eller skaller, der hver er et lysår tykke og adskilt af en afstand på 1 milliard lysår (astronomisk langt), vil der ifølge denne model være et stigende antal stjerner i de skaller, der ligger længere væk fra observatøren.
Lyset fra de fjernere skaller ville naturligt være svagere end lyset fra den skal, der er tættest på observatøren, men der ville være flere stjerner i de fjernere skaller. Således ville observatøren se den samme mængde lys fra skal nr. 2 som fra skal nr. 1. Hver skal ville bidrage til en enhed af lys, der tilsammen udgør alt det lys, som observatøren kan se. Med et uendeligt antal skaller ville alt være blændende lyst.
Nætterne på Jorden ville faktisk kun være lige så lyse som dagene, hvis antagelsen om, at universet, der er rumligt og tidsmæssigt uendeligt og statisk, var korrekt. Ifølge denne model ville der hverken være en begyndelse eller en slutning af universet.
Universet er måske uendeligt stort, men det er ikke uendeligt gammelt. Der var et tidspunkt, hvor alting kom til eksistens. Denne opfattelse forklarer i sidste ende grunden til, at natten er mørk.
Lyset bevæger sig hurtigt med ca. 1080 millioner kilometer i timen. Intet i universet kan bevæge sig hurtigere end lyset. Men lyset tager stadig tid om at krydse store afstande. En af grundene til, at himlen er mørk om natten, er, at nogle lys fra fjerne stjerner siden begyndelsen ikke har fundet vej til os endnu, som Edgar Allan Poe begrundede det i sit essay Eureka fra 1848.
Hvis rækkefølgen af stjerner var uendelig, ville baggrunden på himlen præsentere os for en ensartet lysstyrke, som den, galaksen udviser – da der absolut ikke kunne være noget punkt i hele denne baggrund, hvor der ikke ville eksistere en stjerne. Den eneste måde, hvorpå vi under en sådan situation kunne forstå de tomrum, som vores teleskoper finder i utallige retninger, ville derfor være ved at antage, at afstanden til den usynlige baggrund er så enorm, at ingen stråle fra den endnu har været i stand til at nå os overhovedet. – Edgar Allan Poe, Eureka
The Big Bang Theory and the Expansion of the Universe
Der er ting, som den statiske universmodel ikke kan forklare. Med ny teknologi har videnskabsmænd og astronomer fundet stadig flere afslørende beviser på, at universet ikke er statisk. Observationer har antydet, at universet udvider sig. Og det endda i et meget hurtigt tempo. Noget må have forårsaget denne udvidelse for lang tid siden. En stor eksplosion, måske? Poes intuitive opfattelse af universet med en begrænset alder støttede også denne spekulation, fordi det indebærer, at det har en begyndelse. Indtræder Big Bang-teorien.
Big Bang-teorien siger, at universet var et meget varmt sted på et tidspunkt. Det var det varmeste sted i universet (duh!) Det var også meget tæt. Så skete der et brag. Alt stoffet i den “kosmiske ursuppe”, der blev dannet kort efter bang’et, begyndte at køle ned. Derefter kondenserede stoffet sig og dannede subatomare partikler, derefter atomer – byggestenene til stjernerne – og alt andet.
I begyndelsen var universet formentlig meget lyst, men uigennemsigtigt, fordi de frie elektroner ikke ville lade lyset rejse så langt. Ved at køle ned blev universet mere og mere gennemsigtigt. Samtidig udvidede universet sig. Alt indeni begyndte at bevæge sig væk fra hinanden. Ekspansionen var så hurtig, at lyset fra de stjerner og galakser, der er dannet tidligere i universet, er strækket ud. Dette fænomen kaldes den “kosmologiske rødforskydning”. Udtrykket ‘rødforskydning’ kommer af, at når lysets bølgelængde strækkes, når universet udvider sig og afkøles, bliver lysets farve rødere, da dets bølgelængde bliver længere og falder ind i det infrarøde område, hvilket får dets energi til at falde efter universets afkøling.
Når vi ser på stjerner eller galakser, kigger vi ind i deres fortid. Det skyldes, at lyset er år om at rejse fra disse objekter til os. Ud fra den kosmologiske rødforskydning har forskerne også opdaget, at jo længere væk en stjerne eller en galakse er fra os, jo hurtigere bevæger den sig væk. Det fjerneste observerbare himmelsobjekt er kun synligt i det infrarøde område af det elektromagnetiske spektrum. Da Hubble-teleskopet fotograferede billedet af eXtreme deep field (XDF), gjorde det det det med infrarøde sensorer for at afsløre stjerner og galakser i de fjerneste dele af universet, så langt vi kan observere med vores nuværende teknologi.
Et andet bevis, der støtter Big Bang-teorien, er den kosmiske baggrundsstråling, som forskerne uforvarende opdagede i 1965, og som er den reststråling i form af mikrobølger og radiobølger, der er spredt over hele universet. Denne stråling er så udstrakt meget mere end lyset fra de fjerneste observerbare stjerner og galakser. Deres bølgelængder er længere end bølgelængderne i de infrarøde områder. Den kosmiske baggrundsstråling er med andre ord den afkølede udgave af den stråling, der blev frigivet på Big Bang-tidspunktet. Det er den ældste observerbare stråling. Vi kan også betragte denne stråling som et øjebliksbillede af universet på det tidspunkt, hvor Big Bang fandt sted, hvilket var for ca. 14 milliarder år siden.
Det korte svar på “Hvorfor er det mørkt om natten?”
Det vigtigste budskab er, at vores nattehimmel er mørk, fordi vi ikke kan se lyset fra fjerne stjerner og galakser, da de bevæger sig så hurtigt væk fra os, at deres lys strækkes og bliver til infrarødt lys. Det er heller ikke alle lys fra alle stjernerne i universet, der i sidste ende vil nå os i vores levetid, simpelthen fordi de er for langt væk. Men faktisk er hele det “observerbare univers” på samme tid oplyst af alle mulige stråler, der er usynlige for vores øjne, og som stadig er fulde af vidundere, der venter på at blive opdaget.