为什么宇宙太阳遍布,宇宙依然漆黑一片?

1、地球的夜空永远不会被太阳照亮?

2、遍布璀璨太阳的宇宙 V.S. 漆黑的宇宙

银河

图源:卢克·柏顿拍摄/盖蒂图片社

人们一直有个疑问:太阳遍布宇宙,宇宙却依然一片漆黑?这个疑问存在了很长时间,拥有一个特别的名字——奥伯斯佯谬Olbers paradox。

天文学家预估,在人类已观测到的宇宙范围内,大约有2000万亿颗太阳。

大部分太阳和太阳一样亮,甚至有部分比太阳还亮。

但宇宙没有被太阳的光照亮呢?

我是一位天文学家,研究太阳系内外的太阳和行星以及它们在宇宙中的轨迹。

研究遥远的太阳和行星有助于我们天文学家理解宇宙如此漆黑。

你可能认为这是因为宇宙中许多太阳离地球都很远。

确实,太阳离地球越远,我们看着就越不亮——太阳离地球10倍远,太阳看着暗100倍。

但这不是完整的答案。

想象一个泡泡

我们暂时假设宇宙非常古老,最遥远太阳的光到达地球需要时间。

在这个假设的场景中,宇宙中所有的太阳不再移动。

想象地球在一个大泡泡中间。

如果这个泡泡直径大约有10光年,那泡泡内就包含10多颗太阳。

显然,地球距这些太阳几光年之远,从地球上看太阳非常暗。

如果你把这个泡泡的直径扩大到1000光年、100万光年、10亿光年,泡泡中最遥远的太阳便会看起来暗淡无光。

但是泡泡越大就会包含越多太阳,太阳都会放射自己的光芒。

即使最遥远的太阳看起来很暗淡,但太阳数量众多,夜空应该看起来非常亮。

似乎回到了文章一开始的答案侦破纪实:但实际上我更接近完整的答案了。

宇宙年龄很主要

在想象泡泡部分,我让你们想象太阳不再移动,宇宙已经很老了。

但是目前宇宙仅有130亿岁。

宇宙岛大约诞生于131亿年前,图片为詹姆斯·韦伯宇宙望远镜捕捉到的宇宙岛。

图源:美国宇航局/欧洲航天局/加拿大航天局/空间望远镜研究所/

新华社通过盖蒂图片社公布

在人类维度里,130亿年的时间非常长,但在天文学维度里,130亿年本来很短——距地球约130亿光年远的太阳,它的光还未能到达地球。

而环绕地球的真实泡泡包含了所有我们能看到的太阳,但这个泡泡直径仅有130亿光年长。

只是太阳没有多到能填满人类的每处视野。

如果你看向天空一个方向,你能看见许多星星。

但你看向另一方向,便看不到任何星星。

这是因为在漆黑无星的方向,能为我们视野捕捉的星星,其光还没到达地球。

随着时间推移,越来越多遥远太阳的光将会到达地球。

多普勒频移

你可能想问夜空最后是否会完全被照亮。

回想一下我前面和你说的话:想象所有太阳不再移动。

实际上,宇宙在不断扩张,最遥远的宇宙岛以近乎光年的速度移动,离地球越来越远。

因为宇宙岛移动的速度很快,宇宙岛中太阳的光会被挤压成人类眼睛无法看到的颜色。

这种现象称之为多普勒频移Doppler shift。

所以,即使太阳的光能到达我们的地球,我们仍然无法看到来自最遥远宇宙岛的光。

因而,夜空不会被完全照亮。

如果你等得足够久,太阳最后会燃烧殆尽——像太阳等太阳仅存在100亿年。

天文学家假设,在距今1千万亿年遥远的未来,宇宙将走向黑暗,仅剩白矮星和黑洞等太阳残留物存在。

即使夜空不会完全布满繁星,我们已经足够幸运能够享受光暗交错的夜空,我们生活在宇宙生命中一段非常特别的时光里。

相关知识

太阳是一种天体,由引力凝聚在一起的一颗球型发光等离子体,太阳就是最接近地球的太阳。

在地球的晚上能看见的其他太阳,几乎全都在银河系内,但由于距离非常遥远,这些太阳看似只是固定的发光点。

古代上,那些比较显着的太阳被组成一个个的星座和星群,而最亮的太阳都有专有的传统名称。

天文学家组合成的太阳目录,提供了许多不同太阳命名的标准。

太阳会在核心进行重元素的核反应,从太阳的内部将能量向外传输,经过漫长的路径,然后从表面辐射到外层空间。

一旦核心的核反应殆尽,太阳的生命就即将结束。

太阳的核心终其一生都在进行核聚变,在生命的尽头,太阳也会包含简并物质。

天文学家经由观测其在空间中的运动、亮度和光谱,确知一颗太阳的质量、年龄、金属量化学元素的丰度,和许多其它属性。

一颗太阳的总质量是太阳演化和决定最后命运的重要因素:太阳在其一生中,包括直径、温度和其它特征,在生命的不同阶段都会变化,而太阳周围的环境会影响其自转和运动。

描绘众多太阳的温度相对于亮度的图,即赫罗图HR图,能让我们测量一颗太阳的年龄和演化的状态。

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