Geceleri gökyüzü neden karanlıktır? Evren anlayışımızı değiştiren bir sorunun 200 yıllık tarihi

7 Mayıs 1823’te Almanya’nın Bremen şehrinde şafak sökerken, Heinrich Olbers adını tarihe bırakan bir makaleye son rötuşları yaptı. Karısı ve kızının ölümünden sonra, Dr. Olbers kısa bir süre önce göz doktoru olarak yaptığı işinden kendisini gece tutkularına adamak için vazgeçmişti: yıldızlar, ay, meteorlar ve kuyruklu yıldızlar.

Akranlarının çoğu gibi, Olbers de astronomi alanında eğitim aldı. o kazandı sağlam itibar akademik dünyada ve evinin ikinci katındaki gözlemevinden gökyüzünü gözlemleyerek uzun geceler geçirdi.

O sabah Olbers garip bir sonuca varmıştı: O zamanlar evren hakkında bilinen her şeye dayanarak, gece gökyüzünün karanlık olmaması gerekirdi. Aslında, tüm göklerin güneş kadar parlak olması gerekirdi.

Olbers oldu ilk değil bu paradoksu not etmek için. Ama bugün ona eklediğimiz onun adı. Gece gökyüzünün karanlığının muamması, yüzyıllar boyunca Olbers ve şair Edgar Allan Poe’dan günümüzün 20. yüzyıl astronomlarına ve uzay sondalarına kadar yankılandı.

Sonsuz bir evrende sonlu ışık

Çağdaşlarının çoğu gibi, Olbers de onu takip etti. Isaac Newton ve Rene Descartes evrenin sonsuz olduğuna inanarak.

Evren sonlu ve statik olsaydı, yerçekimi kuvveti tüm yıldızları merkezi bir noktada bir araya getirmeliydi. Ama evren sonsuza kadar genişleseydi, çekim kuvvetleri ortalama olarak her yönde dengelenirdi.

Ancak Olbers, bu kozmos modelinin gözlemlerle tutarsız olduğunu fark etti. Sonsuz sayıda yıldızla dolu sınırsız bir evrende, gece nereye bakarsak bakalım, bir ormandaki her görüş hattının bir ağaçta son bulması gibi, bakışımız bir yıldızın yüzeyinde olmalıdır.

Olbers’in ortaya attığı sorun bu. kağıt 7 Mayıs 1823: Zamanın kozmolojik modeli, gökyüzündeki her noktanın güneşin yüzeyi kadar parlak olması gerektiğini öne sürdü. Gece olmamalı.

Olbers bir çözüm önerdi: Daha uzak yıldızlardan gelen ışık, uzayda yüzen toz veya diğer maddeler tarafından emildi. İngiliz astronom John Herschel daha sonra bunun doğru olamayacağına işaret etti, çünkü bu kadar çok ışığı emen herhangi bir şey sonunda parlayacak kadar ısınırdı.

Olbers 2 Mart 1840’ta 81 yaşında öldüğünde, bugün Olber paradoksu olarak bildiğimiz bilmece çözülmemişti.

Bir şairin sezgisi

Sekiz yıl sonra, Atlantik Okyanusu’nun diğer tarafında, şair ve yazar Edgar Allan Poe bir cevap bulduğunu düşündü. 3 Şubat 1848’de New York Toplum Kütüphanesinde 60 kişiye fikirleri hakkında halka açık bir konferans verdi.

Metafizik ve bilim arasında gidip gelen Poe, kozmosun, itici bir gücün etkisi altında parçalanan ve dağılan tek bir madde halinden (“Birlik”) ortaya çıktığını savundu.

Bu, evrenin sonlu bir madde küresi olduğu anlamına geliyordu. Sonlu evren yeterince az sayıda yıldızla doluysa, baktığımız her yönde bir tane göremeyiz. Gece yine karanlık olabilir.

Evrenin sonsuz olduğunu varsaysak bile, geçmişte bir noktada başladıysa, o zaman ışığın bize ulaşması için geçen süre görebildiğimiz evren miktarının boyutunu sınırlar. Bu seyahat süresi, ötesinde uzak yıldızların erişilemeyeceği bir ufuk yaratacaktır.

Poe’nun New York Toplum Kütüphanesi’ndeki izleyicileri, ona umduğu coşkulu karşılamayı vermedi. Aynı yıl daha sonra teorilerini nesir şiirinde yayınladı. Evrekaçok az dolaşıma girdi.

Ertesi yıl, 7 Ekim 1849’da Poe 40 yaşında öldü. Bilim adamlarının karanlık gece gökyüzünün muamması hakkındaki sezgilerini doğrulamaları için bir asırdan fazla zaman geçmesi gerekiyordu.

İki buçuk gerçek

20. yüzyılın ilk yarısında, Einstein’ın yerçekimini, uzayı ve zamanı yeni yollarla açıklayan genel görelilik kuramı tarafından teşvik edilen birçok yeni evren kuramı geliştirildi. Yüzyılın ikinci yarısında bu kozmolojik teoriler gözlemlerle test edilmeye başlandı.

1963’te İngiliz astronom Peter Scheuer kozmolojinin yalnızca “iki buçuk gerçeğe” dayandığını savundu:

• gerçek 1: bir süredir bilinen gece gökyüzü karanlık
• gerçek 2: galaksiler birbirinden uzaklaşmakHubble’ın 1929’da yayınlanan gözlemlerinin gösterdiği gibi
• Gerçek 2.5: Evrenin içeriği muhtemelen kozmik zaman geliştikçe gelişiyor.

Gerçek 2 ve 2.5’in yorumlanmasına ilişkin güçlü tartışmalar, 1950’lerde ve 1960’larda bilim camiasını karıştırdı. Evren aslında durağan mıydı, yoksa muazzam bir patlamayla mı, yani Büyük Patlama ile mi başladı? Ancak her iki tarafın destekçileri, gece gökyüzünün karanlığını açıklamaları gerektiğini kabul ettiler.

yıldızların ömrü

İngiliz kozmolog Edward Harrison çatışmayı çözdü 1964’te gece gökyüzünün parlaklığını belirleyen ana faktörün aslında yıldızların sınırlı yaşı olduğunu gösterdi.

Gözlemlenebilir evrendeki yıldızların sayısı aşırı geniş, ancak sonludur. Devasa bir hacme yayılmış, her biri sınırlı bir süre için yanan bu sınırlı sayı, karanlığın yıldızlar arasında kendini göstermesine izin verir.

Harrison daha sonra gerçekleştirilmiş bu çözüm yalnızca Edgar Allan Poe tarafından değil, İngiliz fizikçi Lord Kelvin tarafından 1901’de önerilmişti.

1980’lerdeki gözlemler, Poe, Kelvin ve Harrison tarafından önerilen çözümü doğruladı. Olber paradoksu vardı sonunda dinlenmeye çekildi.

fosil ışık

Ya da belki tam olarak değil. Farklı bir açıdan bakıldığında, paradoksun başka bir çözümü daha var: gece gökyüzü aslında o kadar da karanlık değil.

1920’lerin sonlarında evrenin genişlemesinin keşfedilmesinden sonra, bilim adamları evrenin son derece kompakt, yoğun ve sıcak başlamış olabileceğini fark ettiler. Bu, bugün sahip olduğumuz “sıcak Big Bang” modelidir.

Bu modelin temel tahminlerinden biri, kozmik şafakta salınan “fosil ışığın” varlığıdır. Bu fosil ışık bugün gözlemlenebilir olmalı – ama çıplak gözle değil, çünkü genişleyen evren onu daha uzun dalga boylarına kaydırmış olurdu.

Bu radyasyon – kozmik mikrodalga arka plan – 1964’te tespit edildi. Şimdi ile ölçülen mükemmel doğrulukkozmik arka plan radyasyonu, evrendeki en yaygın ışıktır.

Artık kozmosun da ışıkla aydınlatıldığını biliyoruz. bir saniye, çok daha zayıf arka plan ışığı, galaksiler tarafından oluşurken ve gelişirken üretilir. Bu ışığa kozmik ultraviyole, optik ve kızılötesi arka plan denir.

Böylece Olber’in paradoksuna, gökyüzünün karanlık olmadığını, güneş ışığıyla hafifçe parıldadığını söyleyerek de yanıt verebiliriz. loş kalıntı radyasyon evrenin sınırlı ömrü boyunca olan her şeyin.

Yeni cevaplar, yeni sorular

2023 yılında Olber paradoksu zengin bir araştırma alanına evrildi. Kendi çalışmalarımızda, gece göğünün parlaklığının her zamankinden daha hassas ölçümlerini yapıyor ve süper bilgisayarlarla kozmosun yıldızlarını simüle ediyoruz. artık belirleyebiliriz yıldız sayısı büyük bir doğrulukla gökyüzünde.

Bununla birlikte, bulmacalar kalır. Geçen yıl, Plüton’un yörüngesinin ötesinde ve iç Güneş Sistemi’nin tozundan uzakta olan Yeni Ufuklar uzay sondası, gökyüzünün iki kat daha parlak olmasını beklediğimiz gibi.

Ve böylece gökyüzünün karanlığı sorunu çağları ve kültürleri aşarak yaşamaya devam ediyor.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.