Miért van olyan sötét a világűrben?

Interstellar. Gravitáció. 2001: Űrodüsszeia. Még a Csillagok háborúja is. Egy dolog közös bennük: űrhajóik fényein túl, és a távoli csillagok halvány, tűhegyes fényétől eltekintve az űr olajosan sötét.

Hogy miért van ez így, azt a tudósok már több mint 400 éve kérdezik. Johannes Keplertől Edmond Halleyig mindenki megpróbálta megfejteni. De Heinrich Wilhelm Olbers német csillagász volt az, aki a nevét adta a sötét égbolt paradoxonához. Olbers elgondolkodott: Ha a világegyetem végtelen, és végtelen sok végtelenül öreg csillag van, akkor miért nem látható a Földről a csillagok fénye? Ha így lenne, akkor az éjszakai égbolt fényes lenne, nem pedig sötét.

A 19. század végére a végtelen világegyetem gondolatát nagyrészt elvetették – ezt Edgar Allan Poe már előrevetítette 1848-as Eureka című esszéjében, amelyben azt írta:

„Ha a csillagok sorozata végtelen lenne, akkor az égbolt háttere olyan egyenletes fényességű lenne, mint amilyet a galaxis mutat – hiszen az egész háttérben nem létezhetne olyan pont, ahol ne lenne egy csillag. Az egyetlen mód tehát, amellyel ilyen körülmények között felfoghatnánk azokat az ürességeket, amelyeket távcsöveink számtalan irányban találnak, az lenne, ha feltételeznénk, hogy a láthatatlan háttér távolsága olyan hatalmas, hogy még egyetlen sugár sem érhetett el minket belőle.”

Más szóval, az Olbers-paradoxon feloldható azzal a feltételezéssel, hogy a világegyetemnek véges kora van (amit a Big Bang elmélet is alátámaszt), hogy a fény sebessége véges, és így a megfigyelhető világegyetemnek van egy horizontja, amelyen túl nem láthatjuk a csillagokat. Ötven évvel később Lord Kelvin matematikával bizonyította, hogy egy véges univerzumban, vagyis olyanban, amelyben csillagok születnek és halnak meg, az éjszakai égboltnak sötétnek kellene lennie.

A kinti sötétséghez más tényezők is hozzájárulnak. A kozmikus tágulás évmilliárdok alatt azt jelenti, hogy az ősrobbanást követően kibocsátott sugárzás energiája vörösre tolódott, vagy a mikrohullámok alacsony hőmérsékletére csökkent. Ezáltal a látható spektrumon kívülre került. Az űrben található egyéb sugárzások – az infravörös és ultraibolya fény, a rádióhullámok és a röntgensugárzás – pedig mind láthatatlanok az emberi szem számára. Ha látnánk őket, az űr egy kicsit kevésbé tűnne sötétnek.

A Universe Today egy másik magyarázatot is talált: „A világűr azért fekete a mi érzékelésünk számára, mert kevés olyan anyagmolekula van, amely képes visszaverni vagy szórni a fényt, mint a földi légkörünk. Mivel a fény egyenes vonalban halad, úgy tűnik, hogy az űr üressége és vákuuma elnyeli. Máskülönben az űr a földi égbolthoz hasonlóan nézne ki.”

Gondoljunk egy zseblámpára egy sötét szobában. Nézz közvetlenül az izzóra, és látod a fényét. Irányítsd a bútorokra vagy a falra, és látod a visszavert fényt. Ha nem lenne semmi, ami visszatükrözné, akkor egyáltalán nem látnánk fényt. Pontosan ez történik az űrben is.