尽管宇宙中充满了恒星，但为什么太空如此黑暗？

尽管宇宙中充满了恒星，但为什么太空如此黑暗？本章共45249字, 更新于: 2024-12-16 14:30:03

从南半球看到的银河。(图片鸣谢:uux.cn/卢克·彼得森摄影/盖蒂图片社)
（神秘的中充地球uux.cn）据美国太空网（布莱恩·杰克逊）：人们一直在问，尽管太空中充满了恒星，满恒但为什么太空是太空黑暗的，这个问题有一个特殊的此黑名字——奥尔伯斯悖论。
天文学家估计，尽管在可观测的宇宙宇宙中，大约有2000亿万亿颗恒星。中充其中许多恒星和我们的满恒太阳一样亮，甚至比太阳还要亮。太空那么，此黑为什么空间没有充满耀眼的尽管光呢？
我是一名天文学家，研究恒星和行星——包括太阳系以外的宇宙恒星和行星——以及它们在太空中的运动。对遥远恒星和行星的中充研究有助于像我这样的天文学家理解为什么太空如此黑暗。
你可能会猜测这是因为宇宙中的许多恒星都离地球很远。当然，一颗恒星离我们越远，它看起来就越不亮——一颗离我们10倍远的恒星看起来就暗100倍。但这并不是全部的答案。
想象一个泡沫
假设宇宙如此古老，以至于来自最远恒星的光都有时间到达地球。在这个假想的场景中，宇宙中所有的恒星都没有移动。
想象一个以地球为中心的大泡泡。如果这个气泡的直径约为10光年，它将包含大约12颗恒星。当然，在几光年之外，从地球上看，这些恒星中的许多会显得相当暗淡。
如果你不断将气泡放大到1000光年，然后放大到100万光年，再放大到10亿光年，气泡中最远的恒星看起来会更加暗淡。但是在越来越大的泡泡里也会有越来越多的恒星，它们都在发光。尽管最远的星星看起来越来越暗，但它们会更多，整个夜空看起来会非常明亮。
似乎我又回到了起点，但实际上我离答案更近了一点。
年龄很重要
在想象中的泡泡插图中，我让你想象星星不动，宇宙非常古老。但是宇宙只有大约130亿岁。
尽管宇宙中充满了恒星，但为什么太空如此黑暗？

在詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的照片中，星系出现在大约131亿年前。(图片来源:uux.cn/NASA/ESA/CSA/STScI/新华社通过Getty Images提供的讲义)
尽管对人类来说这是一段非常长的时间，但对天文学家来说却很短。它足够短，以至于来自比大约130亿光年更远的恒星的光实际上还没有到达地球。因此，地球周围包含我们能看到的所有恒星的实际气泡仅延伸到距离地球约130亿光年的地方。
泡泡里没有足够多的星星来填满所有的视线。当然，如果你朝天空的某些方向看，你可以看到眼冒金星。如果你看天空的其他部分，你看不到任何星星。这是因为，在那些暗点中，可能阻挡你视线的星星是如此遥远，它们的光还没有到达地球。久而久之，来自这些越来越遥远的恒星的光将有时间到达我们这里。
多普勒频移
你可能会问，夜空最终会不会完全亮起来。但是这又把我带回到我告诉你们想象的另一件事:所有的星星都不在移动。宇宙实际上正在膨胀，最遥远的星系正以接近光速的速度远离地球。
因为星系移动得如此之快，来自它们的恒星的光被变成了人眼看不到的颜色。这种效应被称为多普勒频移。所以，即使它有足够的时间到达你，你仍然无法用你的眼睛看到来自最遥远的星星的光。夜空不会被完全照亮。
如果你等待更长的时间，最终恒星将会燃尽——像太阳这样的恒星只能持续大约100亿年。天文学家假设在遥远的未来——一千万亿年后——宇宙将变得黑暗，只剩下白矮星和黑洞等恒星残骸。
尽管我们的夜空并不完全充满星星，但我们生活在宇宙生命中一个非常特殊的时期，当我们足够幸运地享受丰富复杂的夜空，充满光明和黑暗。
这篇文章是在知识共享许可下转载自《对话》。所表达的观点是作者的观点，不一定反映出版者的观点。

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