宇宙中的恒星,比地球上的沙子还多,为什么太空却是黑色的?
这个被称为奥伯斯佯谬的问题,早在几百年前就被提出来了,当时的人们认为宇宙是有限的,所以恒星发出的光应该照亮全宇宙才对,然而事实证明:我们的宇宙不但是无限的,并且还一直处于超光速膨胀状态。
在这种情况下,天文学家观测到的绝大部分恒星和星系,其实都是它们几百万年前,甚至几十亿年前的样子,于是数量有限的恒星,发出的速度有限的光,完全不足以在宇宙的年龄范围内,照亮处于无限膨胀状态下的宇宙,所以我们看到的太空和地球的夜空才是黑的。
除了宇宙本身的宏大外,恒星与恒星之间的距离也是一个重要因素,太阳和4.22光年外的比邻星,其实是相隔数千公里的两个小灯泡,它们发出的光远不足以照亮彼此之间数千公里的路程,所以银河系内数千亿颗恒星之间,也只是漆黑的虚空而已,真实的银河系照片远比我们看到的模拟图要暗淡的多。
不过虽然恒星之间的空间通常被描述为真空,但那里其实也有物质存在,准确来说宇宙中不存在绝对真空,除了永不停歇的量子涨落外,稀薄的气体和尘埃云也广泛存在于整个宇宙,这些微粒只有在被探测器高速穿过时才能被发现,平常也反射不了宇宙中的光子。
在这种情况下,距离恒星越远的天体反射的恒星光就越弱,因此太阳系边缘的冥王星几乎是纯黑色的,这也是为什么哈勃望远镜和韦伯望远镜都拍不到冥王星的原因,只有新视野号抵近冥王星进行长曝光后,这颗位于太阳系边缘的星球才第一次被我们看到。
那么宇宙如果被照亮,它会是什么颜色呢?天文学界认为是粘稠的紫色,因为处于超光速膨胀状态的宇宙,光会不断向红色端移动,同时占比宇宙95%的暗物质和暗能量,会在光子的照耀下无所遁形,呈现出粘稠的空间感,最终让整个宇宙呈现一种胶水质感。
至于太空中的宇航员,以及登月的宇航员照片里,为什么没有星星,这纯粹是因为拍摄参数不一样,因为从空间站拍地球和从月球上拍摄,都只需要短曝光就行,在太阳的照耀下外层空间的物体都是很明亮的,所以太空背景上的星星就显示不出来了。
从夜空为什么是黑色的,这个简单的问题出发,天文学家一步步发现了宇宙膨胀的真相,事实上不论是哈勃望远镜还是韦伯望远镜,它们看到的都只是宇宙的过去,看见的星系距离地球越远,距离宇宙大爆炸就越近,所以天文学其实是宇宙考古学。
在光速限制下,我们永远也看不见宇宙目前的实时状态,也许此刻宇宙中的大部分恒星都已经熄灭了,大部分星系都已经不存在了,但我们要过几十亿年甚至几百亿年才能知道。