Kāpēc Visums sniedzas uz visiem laikiem un ja tas ir pilns ar zvaigznēm, kāpēc nakts debesis ir tumšas? Šis ir jautājums, ko filozofi un zinātnieki ir uzdevuši kopš senatnes. Tāpat kā novērotājs, redzot kokus visos virzienos, stāvot mežā, katrai bezgalīgā Visuma redzes līnijai vajadzētu beigties ar zvaigznes mirgošanu. Neto rezultātam vajadzētu būt debesu nokrāsai ar debesu gaismu. Nakts debesīm ne tikai jābūt tikpat gaišām, ja ne gaišākām nekā dienas laikā, bet arī visu šo saules siltumam vajadzētu būt pietiekamam, lai Zemes okeāni vārītos prom! Tāpēc zvaigžņotajai ainai, kas attēlota pārsteidzošajā attēlā, kas pievienots šim rakstam, vajadzētu šķist, ka zvaigznēm trūkst zvaigznīšu, salīdzinot ar skatienu augšpusē esošajā Kosmosā.
Edgars Allens Poe par šo mīklu runāja savā 1850. gada darbā ar nosaukumu “Vārdu spēks”. Debesu gaismas izstaroto kombinēto apgaismojumu viņš nosauca par “Visuma zelta sienām”. Piemēram, novērotājs mežā redz koku ekrānu, jo mežs turpinās tālāk nekā tā fona robeža - vidējais attālums, kurā redzes līniju pārtrauc koks. Tāpat no jebkura bezgalīgā Visuma, kas piepildīts ar zvaigznēm, tuvu esošām zvaigznēm jāpārsedz zvaigznes, kas atrodas tālāk, līdz katrs skata kvadrātcolla ir piepildīts ar tālās saules gaismu.
Saskaņā ar pašreizējiem aprēķiniem zvaigžņu skaits Visumā ir 70 sextillion (70 000 miljoni miljonu miljonu), pamatojoties uz Austrālijas astronomu veikto 2003. gada aptauju. Tas ir desmit reizes lielāks nekā smilšu graudu skaits visās Zemes pludmalēs un tuksnešos, un tas noteikti ir vairāk nekā pietiekami, lai piepildītu visas debesis ar zvaigžņu gaismu!
Nakts debesis nav skartas Visuma gaismā, tāpēc agrīnie teorētiķi sprieda, ka vai nu zvaigznēm ir ierobežots skaits, vai arī to gaisma kaut kā nespēj sasniegt Zemi. Kad tika atklāti starpzvaigžņu putekļi, daži domāja, ka iemesls ir atrasts. Bet aprēķini ātri norādīja, ka tad, ja putekļu daļiņas absorbētu visu trūkstošo zvaigznīti, tad putekļu daļiņas pašas sāktu kvēlot.
Visbeidzot atbildi izskaidroja ar Alberta Einšteina relativitātes teorijas saistībām.
Kaut kur pirms desmit līdz divdesmit miljardiem gadu Visumu veidoja notikums ar nosaukumu Lielais sprādziens. Kāpēc tas notika un kas notika pirms tā, joprojām ir visdziļākie noslēpumi, bet tas, ka tas notika tagad, zinātnes aprindās lielākajai daļai šķiet diezgan neatspēkojams. Visa matērija un enerģija - būtībā viss, kas jebkad bija, ir vai var būt - aprobežojās ar koncentrētu, neiedomājami blīvu stāvokli. Interesanti, ka nebija tā, it kā viss Visumā būtu iespiests kādā vietā, ko ieskauj telpa, kas piepildīta ar neko. Faktiski tā bija Visums - visa matērija, enerģija un visu vietu, kuru viņi aizpilda. Tā ārējam izmēram nebija nozīmes, jo tam nebija ārējās virsmas; ārpus tā nekas neeksistēja - tā tas ir arī šodien.
Pēc tam joprojām diskutējamu iemeslu dēļ šis Visuma kodols sāka paplašināties ar ārkārtīgi strauju ātrumu, it kā būtu piedzīvojis eksploziju. Šī paplašināšanās nekad nav beigusies, patiesībā tās ātrums laika gaitā ir palielinājies! Vairāk pie mūsu diskusijas norāda fakts, ka Visums sākās ierobežotā brīdī.
Viena otra relativitātes teorijas norāde palīdz izskaidrot arī mūsu tumšās nakts debesis. Gaisma pārvietojas ierobežotā ātrumā. Tomēr tas pārvietojas tik ātri, ka ātrumu izsaka ar attālumu, kuru tas nobrauc viena gada laikā. Tas ir pazīstams kā gaismas gads, un šajā laikā gaisma šķērsos 9,46 triljonus (9,46 10 1012) kilometrus vai 5,88 triljonus (5,88 10 1012) jūdzes.
Telpa un laiks ir savstarpēji saistīti. Mēs nevaram ielūkoties kosmosā, ja vienlaikus arī neatskatāmies atpakaļ. Kosmoss ir milzīgs, un zvaigznes ir ļoti atšķirīgas. Piemēram, vidējais attālums starp zvaigznēm ir daži gaismas gadi. Bet tas ir tuvu salīdzinājumā ar citiem garumiem, ko mēra ar astronomiju. Attālums no mūsu Saules līdz mūsu Galaktikas centram ir aptuveni 26 000 gaismas gadu jeb 260 triljoni kilometru! Attālums no mūsu galaktikas, Piena Ceļa, līdz nākamajai tuvākajai galaktikai, kas atrodas Andromedas zvaigznājā, ir vairāk nekā 2 miljoni gaismas gadu. Tas nozīmē, ka gaisma, ko mēs redzam šovakar no Lielās Andromedas galaktikas (M31), kas atstāta uz Zemi, kad uz šīs planētas nebija mūsdienu cilvēku jeb Homo Sapiens, kaut arī mūsu evolūcijas līnija bija labi izveidota. Attālums no Zemes līdz vistālākajam objektam, galaktikai, kuru pamanījis Habla kosmiskais teleskops, ir aptuveni trīspadsmit miljardi gaismas gadu. Mēs redzam šo galaktiku tādu, kāda tā izskatījās pirms mūsu galaktikas veidošanās!
Tā kā mūsu nakts debesis ir melnas, iemesls, kāpēc telpa nav piepildīta ar apžilbinošu gaismu, ir tā, ka lielai daļai debesu aizpildošo zvaigžņu gaismas nav bijis laika sasniegt Zemi - daudzas ir tik tālu, ka tās ir vienkārši nenosakāmas šajā laikā. Tādējādi, kaut arī zvaigžņu skaits būtībā ir bezgalīgs, zvaigžņu skaits, ko mēs varam redzēt, ir ierobežots, un tas rada tumšas spraugas debesīs, kuras mēs redzam kā kosmosa plašumu.
Ir arī daži citi faktori, kuru dēļ telpa izskatās apgaismota. Piemēram, daudzas zvaigznes laika gaitā izmirst vai eksplodē, un tas samazina to ieguldījumu gaismas daudzumā Visumā. Turklāt zvaigžņu gaismu samazina sarkanā maiņa - parādība, kas ir tieši saistīta ar Visuma paplašināšanos. Sarkanā nobīde ir līdzīga Doplera efektam, jo abi ir saistīti ar gaismas viļņu izstiepšanu.
Doplera efekts apraksta gaismas avota kustību attiecībā pret novērotāju. Gaisma no objekta, kas virzās uz novērotāju, tiek saspiesta pret augstākajām frekvencēm vai gaismas spektra zilo galu. Gaisma no objekta, kas attālinās, kļūst izstiepta pret zemākajām frekvencēm vai sarkano galu.
Sarkanai nobīdei nav nekā kopīga ar gaismas avota kustību, bet drīzāk ar attālumu, no kura gaismas avots atrodas no novērotāja. Tā kā telpa paplašinās visos virzienos, gaisma no ļoti tāla avota pārvietojas arvien pieaugošā attālumā, un pats paplašinošais attālums stiepj savu gaismas viļņu garumu pret sarkano. Jo attālāka galaktika, jo garāks ceļš tās gaismai jāveic, lai sasniegtu Zemi. Tā kā attālums starp galaktiku un Zemi arī pastāvīgi palielinās, tā gaisma tiek izstiepta pret spektra sarkano galu. Gaismu no ļoti tālām galaktikām tādējādi var sarkanā veidā novirzīt no redzamā spektra uz infrasarkano staru vai ārpus tā - uz radioviļņu apgabalu. Tāpēc sarkanā nobīde samazina arī redzamās zvaigžņu gaismas līmeni, kas sasniedz Zemi un padara nakts debesis tumšākas.
Ar šo diskusiju attēloto attēlu šī gada sākumā ir izveidojis astronoms Breds Mūrs no savas privātās observatorijas netālu no Melburnas, Austrālijā. Šī ainava atrodas netālu no Lielās Carinae miglāja un ir pazīstama ar nosaukumu NGC 3324. Tam ir arī parastais atslēgas cauruma miglājs, un gan tas, gan Eta Carinae miglājs atrodas apmēram 9000 gaismas gadu attālumā no Zemes Karīnas dienvidu zvaigznājā. To veido jauns, spilgts zvaigžņu kopums, no kuriem daži apgaismo apkārtējo, ar ūdeņradi bagāto miglāju un liek tam mirdzēt.
Interesanti, ka to sauc arī par Gabriela Mistral miglāju, jo tas ir nepieklājīgi līdzīgs Nobela prēmijas laureātam Čīles dzejniekam. Cieši ielūkojieties, un miglā var redzēt viņas siluetu.
Tomēr šī satriecošā attēla nokrāsas nav īstas. Viņiem ir uzticēts pārstāvēt arī šī skata materiāla kompozīciju. Skābekli apzīmē sarkans, zaļš norāda ūdeņraža klātbūtni, un sērs ir attēlots ar zilu nokrāsu. Šim attēlam bija nepieciešama 36 stundu ekspozīcija, izmantojot 12,5 collu Ritchey-Chretien Cassegrain teleskopu un 3,5 megapikseļu astronomisko kameru.
Vai jums ir fotoattēli, kurus vēlaties kopīgot? Nosūtiet tos kosmosa žurnāla astrofotogrāfijas forumā vai nosūtiet pa e-pastu, un mēs, iespējams, to iezīmēsim Space Magazine.
Raksta R. Jay GaBany
