Als het universum grenzeloos is en vol sterren en melkwegstelsels, waarom zien we ze dan niet overal waar we kijken? Soms hebben de eenvoudigste vragen diepe wortels. Wat als we naar de nachtelijke hemel kijken en alleen zwartheid en sterren zien, die veel minder talrijk zijn dan de sterren in het universum, is dat omdat we mensen zijn en niet meer kunnen zien? Waarom is de nachtelijke hemel zwart en verstoken van licht?
In eerste instantie lijkt dit misschien onzin. Natuurlijk hebben we een transparante atmosfeer waardoor we in de enorme diepten van de ruimte kunnen kijken als de zon aan de andere kant van onze wereld staat. En onze locatie in de melkweg betekent dat slechts een fractie van het universum wordt verduisterd door galactisch gas en stof, dat meestal het meeste licht in de centrale delen van de Melkweg blokkeert. Niettemin, als we in een werkelijk oneindig universum zouden leven, als de leegte van de diepe ruimte lang genoeg in elke richting zou voortduren, dan zouden we overal waar we keken overal schijnende lichtpuntjes zien.
Natuurlijk kunnen we in de diepste diepten van de lege ruimte kijken, waar geen sterren of melkwegstelsels zijn die met het blote oog of met gewone telescopen te zien zijn, we kunnen de Hubble Ruimtetelescoop opdracht geven om uren of zelfs dagen in deze duisternis te turen. En dan ontdekken we dat het universum vol sterren en melkwegstelsels is. Starlight reist miljoenen, miljarden of zelfs tientallen miljarden lichtjaren en bereikt onze beste apparatuur. Het kan lang duren om op zo'n grote afstand genoeg fotonen te vangen, maar gezien de minstens 170 miljard sterrenstelsels die aanwezig zijn in het deel van het universum dat we hebben kunnen observeren, zou je kunnen denken dat er in feite een oneindig aantal van zijn.
We zien in ieder geval duidelijk geen oneindigheid. In 1800 besefte Heinrich Olbers dat als het universum echt oneindig was - met een oneindig aantal stralende sterren - je ogen uiteindelijk, waar je ook keek, het oppervlak van de ster zouden raken. Je zou de sterrenstelsels die we zien, die meestal lege ruimte zijn, niet zien; je zou al hun sterren zien, en de sterren in de melkwegstelsels erachter, en verder en verder. Reizend door miljarden, triljoenen, quadriljoenen lichtjaren, zou je bij een ster komen.
Dit is een eenvoudig wiskundig feit: als je een oneindige ruimte neemt met een eindige, niet-nul dichtheid van "substantie" erin, en dan naar elke plaats kijkt (en in elke richting), zou je zeker tot deze substantie komen via een eindige afstand. Ervan uitgaande dat de kosmos vol sterren is - zelfs als ze ijl zijn - maar oneindig en met een uniforme dichtheid, zul je onvermijdelijk naar de ster komen, ongeacht de richting.
Promotie video:
Dezelfde wiskundige stelling vertelt je dat uiteindelijk sterlicht uit alle richtingen op jouw plaats zal aankomen, evenals op alle plaatsen in de ruimte. Als ons universum zo zou zijn - statisch, eindeloos, met eeuwig stralende sterren - zou de nachtelijke hemel altijd helder zijn.
Wat heeft ons hiervan gered? Geloof het of niet, dit is de oerknal. Het feit dat het heelal niet altijd heeft bestaan en dat we sterren en sterrenstelsels alleen op een bepaalde afstand kunnen observeren - wat betekent dat we er een beperkte hoeveelheid licht, warmte en energie van ontvangen - verklaart waarom er zo weinig licht aan onze nachtelijke hemel is. Natuurlijk is er een enorm aantal lichtpunten verspreid over het universum. Maar het aantal dat we zien, wordt beperkt door de snelheid van het licht en de fysica van het uitdijende heelal. Ergens is er een enorm universum, een stel sterren en melkwegstelsels die we niet zien, maar ze kunnen onze hemel niet verlichten, aangezien er sinds de oerknal niet zoveel tijd is verstreken voordat hun licht ons bereikt.
"Wacht even", zult u opmerken, "de oerknal vertelt ons dat het heelal in het verleden heter en dichter was, wat betekent dat straling van deze dichte en hete toestand tegenwoordig overal zou moeten zijn, in alle richtingen verspreid." En je hebt gelijk: 13,8 miljard jaar geleden was het universum zo heet dat er geen neutrale atomen konden ontstaan, laat staan sterren en melkwegstelsels. Toen deze neutrale atomen zich uiteindelijk vormden, begon het licht in een rechte lijn te reizen en zou het de hele tijd vanuit alle richtingen in onze ogen moeten komen, wat we ook doen.
En we zien dit licht elke keer dat we een oude tv aanzetten op een dood kanaal. Deze 'sneeuw', de zwart-witte ruis die je op je tv-scherm ziet, is afkomstig van alle bronnen: radio-uitzendingen, de zon, zwarte gaten en allerlei astrofysische verschijnselen. Ongeveer 1% komt van het nagloeien van de oerknal: de kosmische microgolfachtergrond. Als we konden zien in het microgolf- en radiobereik van het elektromagnetische spectrum - niet alleen in het zichtbare - zouden we opmerken dat de nachtelijke hemel bijna uniform in helderheid is en dat er nergens zwarte vlekken zijn.
Het is een combinatie van twee feiten:
- dat het universum voor een eindige tijd heeft bestaan;
- en dat we alleen licht zien in het zichtbare spectrum
verantwoordelijk voor de duisternis van de nachtelijke hemel. In feite is de enige reden waarom we goed zijn aangepast aan het zien van licht, omdat het licht van onze zon in het bereik van duizenden graden Kelvin ligt, dus we zien alles wat het weerkaatst. In zekere zin dwongen onze beperkte zintuigen ons om het universum te verkennen.
ILYA KHEL
