Hvorfor er nattehimlen mørk?

Universet er uendeligt stort og rummer uendeligt mange lysende stjerner.

Alligevel er nattehimlen ikke lys, men mørk. Der er langt mellem de små lysende prikker.

Det er lidt af et paradoks, og det har fået en af Videnskab.dks læsere til at gruble så meget, at han har bedt Videnskab.dk om at kaste lys over sagen.

»Hvorfor er nattehimlen så mørk? Burde den ikke være lys, når nu universet har uendeligt mange sole?« spørger Victor Staalkjær.

Paradokset er tudsegammelt

Videnskab.dk går på jagt efter en lysende begavelse på den front og ramler ind i ph.d.-studerende Johan Samsing fra Dark-Cosmology Center ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Han fortæller, at spørgsmålet har drillet mange astronomer gennem tiderne.

»Det, at nattehimlen er mørk, kaldes Olbers’ paradoks. Det blev fremsat af den tyske astronom Heindrich Olbers i 1826, men det blev først løst af astrofysikeren Edwin Hubble i 1920’erne,« pointerer ph.d.-studerende Johan Samsing.

For at forstå baggrunden for paradokset – og hvordan det blev løst – må man sætte sig ind i den måde, man tænkte på dengang:

Teorierne passede ikke med virkeligheden

Tilbage i 1800-tallet vidste man ikke ret meget om universet.

Forestillinger om, hvordan det var opbygget og skabt havde man derimod mange af, og en udbredt opfattelse var, at verdensrummet var uendeligt stort, uendeligt gammelt, og at det rummede uendeligt mange stjerner.

Man gik også ud fra, at stjernerne var spredt nogenlunde ensartet gennem hele universet. Det var i hvert fald det indtryk, man fik, når man kiggede ud i verdensrummet gennem et teleskop.

Olbert lavede et lille tankeeksperiment: Hvis universet var uendeligt gammelt, måtte lyset fra alle stjerner kunne ses fra Jorden, fordi lyset fra selv de fjerneste stjerner havde haft tilstrækkeligt lang tid til at nå frem til os.

Og hvis stjernerne virkelig var ensartet spredt, burde man kunne få øje på mindst én stjerne ligegyldigt i hvilken retning, man så. Hver eneste punkt på nattehimlen burde altså være oplyst af en stjerne, så de utallige stjerner tilsammen danner et sammenhængende lysende tæppe.

»Det ræsonnement stemte overhovedet ikke overens med det faktum, at nattehimlen var mørk. Man måtte erkende, at der var et eller andet galt med forestillingerne og antagelserne om universet,« pointerer Johan Samsing.

Big Bang-teorien giver løsningen på paradokset

Løsningen på paradokset kom, da astrofysikeren Edwin Hubble i 1920’erne opdagede, at universet udvider sig. Opdagelsen gjorde det klart, at universet ikke kunne være uendeligt gammelt. Det måtte have en specifik alder og oven i købet have udviklet sig gennem tiden.

Når universet udvider sig, måtte det jo have været mindre i fortiden. Lader man tiden rulle baglæns, når man frem til, at hele universet engang i fortiden må have været samlet i ét punkt. Universet kan altså ikke have eksisteret altid, som man gik og troede, man har kun været til i et bestemt tidsrum.

Løsningen på Olbers’ paradoks – og dermed svar på Victors Staalgårds spørgsmål – tager netop udgangspunkt i Universet alder.

Selvom universet virkelig er uendeligt stort, har det kun eksisteret i 13,7 milliarder år. Og da lyset bruger tid på at bevæge sig gennem rummet, kan vi højst se 13,7 milliarder lysår ud i rummet. Lyset fra de stjerner, der ligger længere væk, har ikke haft tid nok til at nå frem til os.

Mange af de stjerner, som befinder sig mere end 14 milliarder lysår herfra, er altså usynlige for os, fordi lyse fra dem ikke er nået ned til Jorden endnu.

»Med Big Bang-teorien blev vigtige ting slået fast, nemlig at universet ikke er uendeligt gammelt og at vi dermed ikke kan se uendeligt langt væk. Når man kigger ud på himlen, ser vi kun det endelige antal stjerner, der findes inden for en vis horisont. Alle de punkter på himlen med stjerner, der ligger længere væk, vil dermed fremstå mørke. Derfor er der store områder på nattehimlen, der er mørke,« siger Johan Samsing.

Universets udvidelse gør synligt lys usynligt

Opdagelsen af universets udviddelse afslørede også et andet fænomen, der kan forklare hvorfor universet er så mørkt. Når Universet udvider sig, strækker det nemlig ikke kun rummet, men også alt det lys, der strømmer gennem det. Lysets bølgelængde bliver større.

Det lys, der oprindeligt blev udsendt i det synlige bølgelængdeområde, er med tiden blevet forvandlet til mikrobølger, som er usynlige. Mange stjerner er dermed usynlige for os og kan derfor heller ikke være med til at oplyse nattehimlen.

Nattehimlen bliver kulsort

Én ting er at forklare, hvorfor nattehimlen er mørk i dag, en anden ting er at spå om, hvordan det bliver på sigt, men det spørgsmål har Johan Samsing heldigvis også et konkret svar på.

Der er to ting, der overordnet styrer universets udvikling, fortæller han, nemlig den ’mørke energi’, der får universet til at udvide sig med større og større kraft, og tyngdekraften, der får stof og kloder til at klumpe sig sammen.

På sigt vil tyngdekraften skabe flere og flere ’klumper’, mens den mørke energi vil øge afstanden mellem klumperne. Konsekvensen er, at nattehimlen med tiden vil blive mere og mere mørk.

Om 1.000 milliarder år vil rumsonder på udkig i universet ikke kunne se noget som helst. Det eneste, de ville registrere, ville være en lille smule støj.

Intelligente væsner, der lever til den tid, vil ikke have en jordisk chance for at gennemskue, at universet engang er blevet født og har gennemlevet en udvikling.

»Jeg er ked af at sige det. Men nattehimlen vil før eller siden gå fuldstændigt i sort uanset hvilket bølgelængdeområde, du kigger i,« slutter Johan Samsing.