Proč obloha nezáří tak jasně, když je vesmír plný hvězd?

Tato idea má původ už u Johanna Keplera a blíže ji zformuloval v roce 1823 (a přeformuloval ještě přesněji v roce 1826) Heinrich Olbers, po kterém je také pojmenována. V té době panovala představa, že vesmír  je statický, nekonečně starý a že tu zkrátka vždy byl takový, jaký je. V každém směru bychom tedy měli vidět nějakou hvězdu, nebo spíše galaxii a žádné tmavé pozadí, podobně jako uprostřed lesa každým směrem vidíme stromy, přes které nevidíme z lesa ven. Což je však, jak všichni víme, v rozporu s pozorováním, a lidé si tak poměrně dlouhou dobu lámali hlavu s vysvětlením zdánlivě tak dětské a banální otázky, proč je obloha tmavá.

K řešení nám pomůže se zaměřit na zmíněné předpoklady, které doprovázely formulaci Olbersova paradoxu, a sice že vesmír je nekonečně starý a neměnný. Dnes víme, že vesmír je starý přibližně 13,8 miliardy let a vznikl při události, které říkáme velký třesk. Zároveň víme, že se vesmír neustále a dokonce zrychleně rozpíná. Hubbleův zákon hovoří o tom, že čím je od nás objekt dál (myšleno ve velkých měřítkách desítek megaparseků), tím rychleji se od nás vzdaluje.  Jak to ale souvisí s tmavou oblohou?

Předpokládejme, že v každém směru, kam se podíváme, se skutečně nachází nějaká hvězda. Potíž však spočívá v tom, že od určité vzdálenosti je nemůžeme vidět. Země je totiž obklopena „bublinou“ o poloměru přibližně 46 miliardy světelných let, které říkáme pozorovatelný vesmír. Dle běžné představy by měla mít poloměr 13,8 miliardy světelných let, což je ovšem představa, která v rozpínajícím se vesmíru neplatí. Pozorované světlo ze vzdálených objektů vzniklo v době, kdy k nám ještě byly mnohem blíže a zároveň se asi prvních 7 miliard let rozpínání vesmíru zpomalovalo. Díky tomu se k nám dostalo i světlo z objektů, které jsou momentálně mnohem dál než 13,8 miliardy světelných let a dokonce se od nás vzdalují nadsvětelnou rychlostí. Světlo z větší vzdálenosti, než zmíněných 46 miliard světelných let, už k nám ale dolétnout nemohlo a z toho plyne, že za tuto hranici nevidíme. Za hlavní důvod, proč je noční nebe tmavé, se považuje právě to, že tato „bublina“ pozorovatelného vesmíru už je příliš malá na to, abychom v každém směru skutečně narazili na nějaký svítící objekt.

Do děje však vstupuje ještě další jev, který pro naše oči dále „ořezává“ pozorovatelný vesmír, a sice takzvaný rudý posuv. Ten je znám především z Dopplerova efektu, který se týká vzájemného pohybu pozorovatele a zdroje vlnění a nejčastěji se ilustruje na příkladu projíždějící sanitky, kdy při přibližování vnímáme zvuk sirény jako vyšší, tedy s vyšší frekvencí a naopak při vzdalování jako hlubší, tedy s nižší frekvencí, přestože sanitka houká stále stejně. Podobná věc se děje s velmi vzdálenými objekty, u kterých se také prodlužuje vlnová délka jejich světla. Zde se ale nejedná o Dopplerův posuv, nýbrž o kosmologický posuv, jenž je daný tím, jak světlo postupně prolétá rozpínajícím se prostorem. Nejdříve je vidět posun světla k červené barvě (odtud název „rudý posuv“), nicméně při opravdu velkých vzdálenostech dochází k posunu dominantní části světla až do infračervené, nebo i mikrovlnné části spektra, tedy mimo viditelnou oblast. To znamená, že tyto objekty také očima nespatříme. A je to i případ reliktního záření, zmíněného světlého pozadí z doby krátce po velkém třesku, které bylo vlivem rudého posuvu přesunuto až do oblasti mikrovln, čili jej můžeme pozorovat jen senzory, které snímají příslušné vlnové délky.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Cfa.harvard.edu - Paul S. Wesson, Proč je obloha temná?
[2] Math.ucr.edu - Heinrich Olbers
[3] Deepastronomy.com - Proč je obloha v noci temná?
[4] Curious Astronomy - Zajímavosti z astronomie
[5] Physics.org - Je-li tam tolik hvězd, proč je obloha tmavá?
[6] Rozpínání vesmíru podle soudobých poznatků

Převzato: Hvězdárna a planetárium Plzeň