چرا فضا سیاه به نظر می رسد؟

در کمال تعجب، پاسخ تاریک بودن فضا ارتباط کمی با کمبود نور دارد. از آنجا که میلیاردها ستاره در کهکشان ما وجود دارد، میلیاردها کهکشان در جهان و اجرام دیگر، مانند سیارات که نور را منعکس می کنند، بنابراین وقتی ما شب را به آسمان نگاه می کنیم باید بسیار درخشان باشد اما در عوض در واقع تاریک است.

این تناقض که در محافل فیزیک و نجوم به عنوان پارادوکس اولبرس شناخته می شود، می تواند با تئوری انبساط فضا-زمان توضیح داده شود. این ایده که چون جهان ما سریعتر از سرعت نور در حال انبساط است؛ نور از دور کهکشانها ممکن است در حال کشش و تبدیل به امواج مادون قرمز، مایکروویو و امواج رادیویی باشند  که توسط چشم انسان قابل تشخیص نیستند و از آنجا که قابل شناسایی نیستند، با چشم غیر مسلح تیره (سیاه) به نظر می رسند.

میراندا آپفل دانشجوی کارشناسی ارشد نجوم و اخترفیزیک در UCSC گفت: ستاره ها نور را در همه رنگ ها، حتی رنگ هایی که برای چشم انسان قابل مشاهده نیستند، مانند ماورا بنفش یا مادون قرمز ساطع می کنند و اگر می توانستیم طیف مایکروویو را ببینیم، تمام فضا می درخشید. این به این دلیل است که تابش زمینه کیهانی (انرژی نوری از بیگ بنگ که توسط پروتون ها و الکترون های موجود در اوایل جهان پراکنده شده ) هنوز هم تمام فضا را پر می کند.

دلیل تاریک به نظر رسیدن فضای بین ستاره ای این است که فضا یک خلا تقریباً کامل است. دقت کنید که آسمان زمین آبی است زیرا مولکول های تشکیل دهنده جو (از جمله نیتروژن و اکسیژن) بسیاری از طول موج های تشکیل دهنده نور آبی و بنفش نور مرئی را از خورشید در همه جهات از جمله به سمت چشم ما پخش می کنند. با این وجود نور در غیاب ماده از منبع خود به گیرنده در یک خط مستقیم می رود. از آنجا که فضا خلا تقریباً کاملی است یعنی ذرات بسیار کمی دارد؛ در فضای بین ستاره ها و سیارات تقریباً چیزی وجود ندارد که بتواند نور را به چشم ما پراکنده کند و بدون رسیدن نور به چشم، آنها سیاه را می بینند.

یک مطالعه در سال 2021 در مجله Astrophysical Journal نشان می دهد که ممکن است فضا به اندازه آنچه دانشمندان تصور می کردند هم سیاه نباشد. محققان از طریق ماموریت New Horizons ناسا به پلوتو و کمربند کویپر توانسته اند فضا را بدون تداخل نوری از زمین یا خورشید ببینند. آنها دریافتند که نور پس زمینه جهان هنوز هم دو برابر چیزی که پیش بینی شده است.

دلایل روشنایی اضافی که ناشناخته مانده است باید در مطالعات آینده روشن شود.