אם היקום משתרע לנצח ואם הוא מלא בכוכבים, מדוע שמי הלילה חשוכים? זו שאלה שנשאלו על ידי פילוסופים ומדענים מאז ימי קדם. כמו שצופה רואה עצים לכל הכיוונים כאשר הוא עומד ביער, כך כל קו ראייה ביקום אינסופי צריך להסתיים עם נצנוץ של כוכב. התוצאה הרשתית צריכה להיות שמים הובלים באור שמימי. לא רק ששמי הלילה צריכים להיות בהירים, אם לא בהירים יותר, מאשר במהלך היום, אלא שהחום מכל השמשות הללו צריך להספיק בכדי להרתיח את האוקיינוסים של כדור הארץ! לכן, סצנת הכוכבים המתוארת בתמונה המדהימה שמלווה את המאמר הזה, צריכה להיראות ככוכבים חסרים בהשוואה להביט בקוסמוס שלמעלה.
אדגר אלן פו הרהר על הפאזל הזה ביצירתו משנת 1850 שכותרתה "כוח המילים". הוא התייחס לתאורה משולבת המוקרנת על ידי האור השמימי כ"קירות הזהב של היקום ". לדוגמה, צופה ביער רואה מסך של עצים מכיוון שהיער ממשיך רחוק יותר מהגבול הרקע שלו - המרחק הממוצע בו קו הראיה מופרע על ידי עץ. באופן דומה, מכל נקודה ביקום אינסופית המלאה בכוכבים, כוכבים קרובים צריכים לחפוף כוכבים המרוחקים יותר עד שכל סנטימטר מרובע של הנוף יתמלא באור מהשמש הרחוקה.
הערכות נוכחיות מציבות את מספר הכוכבים ביקום על 70 סקסטיליון (70,000 מיליון מיליון מיליון דולר), על סמך סקר שנערך בשנת 2003 על ידי אסטרונומים אוסטרלים. זה פי עשרה ממספר גרגרי החול בכל חופי הארץ והמדבריות בשילוב ובוודאי שמספיק כדי למלא את כל השמים באור כוכבים!
אולם, שמי הלילה אינם ערומים לאור היקום, ולכן תיאורטיקנים מוקדמים העלו השערה כי שני הכוכבים היו מוגבלים במספרם או שאורם איכשהו לא הצליחו להגיע לכדור הארץ. כאשר התגלה אבק בין כוכבים, היו שחשבו כי הסיבה נמצאה. עם זאת, החישובים הצביעו במהירות שאם חלקיקי האבק יספגו את כל אור הכוכבים החסר, חלקיקי האבק, עצמם, יתחילו להאיר.
התשובה הוסברה לבסוף בהשלכות מתורת היחסות של אלברט איינשטיין.
אי שם בין עשרה לעשרים מיליארד שנה, היקום הוקם על ידי אירוע שנקרא המפץ הגדול. מדוע זה התרחש ומה שקדם לו נותרו התעלומות העמוקות ביותר אך זה התרחש כעת נראה לא ניתן להפריך עבור רוב הקהילה המדעית. כל העניין והאנרגיה - בעצם כל מה שהיה, היה או יכול להיות- היו מוגבלים למצב מרוכז וצפוף שלא ניתן להעלות על הדעת. מעניין, זה לא כאילו כל היקום נסחט למקום כלשהו מוקף בחלל מלא כלום. למעשה, זה היה היקום- כל העניין, האנרגיה ו כל החלל שהם ממלאים. הגודל החיצוני לא היה חשוב מכיוון שלא היה לו משטח חיצוני; שום דבר לא היה קיים מזה - זה נכון גם היום.
ואז מסיבות שעדיין מתלבטות, גרעין זה של היקום התחיל להתרחב בקצב מהיר במיוחד כאילו חווה פיצוץ. התרחבות זו מעולם לא נפסקה, למעשה, הקצב שלה עלה עם הזמן! יותר לנקודה של הדיון שלנו היא העובדה ש היקום החל ברגע מוגדר בזמן.
השלכה אחת נוספת של תורת היחסות עוזרת להסביר גם את שמי הלילה האפלים שלנו. האור נוסע במהירות מוגבלת. עם זאת, הוא נע כל כך מהר, כי המהירות שלו באה לידי ביטוי במרחק שהוא נוסע במהלך שנה אחת. זו ידועה כשנת אור ובתקופה זו האור יחצה 9.46 טריליון (9.46 - 10)12) קילומטרים או 5.88 טריליון (5.88 - 1012) מיילס.
המרחב והזמן שזורים זה בזה. איננו יכולים להשקיף אל החלל מבלי להביט אחורה בזמן. המרחב הוא עצום וההפרדה בין כוכבים היא עצומה. לדוגמא, המרחק הממוצע בין כוכבים הוא כמה שנות אור. אבל, זה קרוב בהשוואה לאורכים אחרים שנמדדים על ידי אסטרונומיה. המרחק מהשמש שלנו למרכז הגלקסיה שלנו הוא כ 26,000 שנות אור או 260 טריליון קילומטר! המרחק מהגלקסיה שלנו, שביל החלב, לגלקסיה הבאה הקרובה ביותר, שנמצאת בקבוצת הכוכבים של אנדרומדה, הוא למעלה משני מיליון שנות אור. המשמעות היא האור שאנו רואים הלילה מגלקסיית אנדרומדה הגדולה (M31) שהשאירה לכדור הארץ כאשר לא היו בני אדם מודרניים, או הומו סאפיינס, על פלנטה זו - אף על פי ששושלת האבולוציה שלנו הייתה מבוססת. המרחק מכדור הארץ לאובייקט הרחוק ביותר, גלקסיה שאיתר טלסקופ החלל האבל, הוא כשלושה עשר מיליארד שנות אור. אנו רואים את הגלקסיה הזו כפי שהיא נראתה לפני שהגלקסיה שלנו נוצרה!
אם כן, הסיבה ששמי הלילה שלנו שחורים, הסיבה לכך שהחלל אינו מלא באור מסנוור היא מכיוון שחלק גדול מהאור מכוכבים הממלאים את השמים לא הספיק להגיע לכדור הארץ - רבים מהם כל כך רחוקים שהם פשוט לא ניתנים לגילוי בזמן הזה. לפיכך, למרות שמספר הכוכבים הוא אינסופי למעשה, מספר הכוכבים שאנו יכולים לראות הוא סופי וזה יוצר פערים כהים בשמיים שאנו רואים כגדול המרחב.
ישנם גם כמה גורמים נוספים הגורמים לחלל להראות לא מואר. לדוגמה, כוכבים רבים מתים או מתפוצצים לאורך זמן וזה מסיר את תרומתם לכמות האור ביקום. בנוסף, אור הכוכבים מופחת על ידי הסטה אדומה - תופעה שקשורה ישירות להתפשטות היקום. הסטה אדומה דומה לאפקט דופלר מכיוון ששניהם כוללים מתיחת גלי אור.
אפקט הדופלר מתאר את תנועתו של מקור אור יחסית לצופה. אור מאובייקט הנע לכיוון המתבונן נדחס לכיוון תדרים גבוהים יותר, או לקצה הכחול של ספקטרום האור. אור מאובייקט שמתרחק מתמתח לכיוון התדרים הנמוכים או הקצה האדום.
הסטה אדומה לא קשורה לתנועה של מקור אור, אלא למרחק שמקור האור נמצא מהצופה. מכיוון שהחלל מתרחב לכל הכיוונים, האור ממקור מרוחק מאוד נוסע מרחק הולך וגובר והמרחק המתרחב, עצמו, מותח את אורכי גל האור שלו לכיוון האדום. ככל שגלקסיה רחוקה יותר, כך האור שלה צריך לנסוע בכדי להגיע לכדור הארץ. מכיוון שהמרחק בין הגלקסיה לכדור הארץ גדל גם הוא ללא הרף, אורו נמתח לעבר הקצה האדום של הספקטרום. אם כך, ניתן להעביר אור מגלאקסיות רחוקות מאוד מהספקטרום הנראה לעין האינפרא אדום או מעבר לכך לתחום גלי הרדיו. לכן הסטה אדומה מצמצמת גם את מידת האור הכוכב הנראית המגיעה לכדור הארץ וגורמת לשמי הלילה להיראות כהים יותר.
את התמונה שהוצגה בדיון זה הופק האסטרונום בראד מור מהמצפה הפרטי שלו ליד מלבורן, אוסטרליה מוקדם יותר השנה. סצנה זו ממוקמת בסמוך לערפילית הקרינה הגדולה והיא ידועה בכינויה NGC 3324. יש לה גם שם נפוץ של ערפילית חור המפתחות ושניהם וגם ערפילית אטא קארינא ממוקמים כ 9,000 שנות אור מכדור הארץ בכוכב הדרומי של קארינה. היא מורכבת מקבץ כוכבים צעיר ומואר, שחלקם מאירים את הערפילית העשירה במימן וגורם לזהור.
מעניין לציין כי זה נקרא גם ערפילית גבריאלה מיסטרל בגלל הדמיון הלא מסורבל שלה למשוררת הצ'יליאנית הזוכה בפרס נובל. הביטו מקרוב ותוכלו לראות את הצללית שלה בערפילית.
הגוונים בתמונה המדהימה הזו אינם עם זאת. הם הוטלו לייצג גם את הרכב החומר המרכיב תצוגה זו. חמצן מיוצג על ידי אדום, ירוק מציין נוכחות של מימן וגופרית מתוארת על ידי גוון כחול. תמונה זו דרשה חשיפה של 36 שעות באמצעות טלסקופ קיטגריין Ritchey-Chretien בגודל 12.5 ומצלמה אסטרונומית של 3.5 מגה-פיקסל.
יש לך תמונות שתרצה לשתף? פרסם אותם בפורום האסטרוגרפיה של מגזין החלל או שלחו אותם בדוא"ל, ואנחנו עשויים להופיע בפורום מגזין החלל.
נכתב על ידי R. Jay GaBany
