Waarom is de hemel 's nachts donker?
Je denkt misschien dat het antwoord voor de hand ligt - de zon schijnt niet! Maar de enige reden waarom de hemel
er overdag blauw uitziet is dat zonlicht wordt verstrooid door de atmosfeer - als we
geen atmosfeer hadden (zoals op de maan), zou de hemel altijd zwart zijn, zelfs als de zon
wel schijnt. Dus laten we de vraag anders stellen - waarom is de ruimte donker?
Want... de ruimte is vol met sterren - ontelbare sterren die allemaal ongeveer zo helder zijn als de
zon, en in een oneindig en eeuwigdurend heelal, welke richting je ook kiest, als je
ver genoeg in die richting kijkt zou je een ster of sterrenstelsel zien. Dus de hele hemel zou
net zo helder moeten zijn als de zon, 's nachts en overdag!
Maar omdat dat niet zo is - betekent de duisternis dan dat er dan op een bepaalde afstand van ons
sterren en sterrenstelsels gewoon… stoppen? Een scheiding tussen iets en niets?
Een "grens" aan het heelal?
Niet helemaal - al onze bewijzen lijken aan te geven dat de ruimte geen grens heeft. Maar het heelal
zelf wel - niet een ruimtelijke grens, maar een tijdgrens: voor zover we weten, had het heelal
een begin. Of tenminste, een tijd ongeveer 13,7 miljard jaar geleden toen het heelal zo
klein en in elkaar verfrommeld was dat ons begrip van ruimte en tijd uiteen valt.
En omdat er pas een eindige hoeveelheid tijd is verlopen sinds dit zogenaamde begin,
dat betekent dat sommige van de sterren die nodig zijn om de "helderheid in elke richting" op te vullen
zo ver weg staan dat hun licht gewoon de tijd niet heeft gehad om ons te bereiken… het is alsof
het heelal een groot onweer is en dat we nog staan te wachten om de donder te horen van
de echt verafgelegen sterren.
Maar wacht, het gaat nog verder - omdat licht tijd nodig heeft om door het heelal te reizen,
als we onze telescopen op iets richten dat echt ver weg ligt, zien we eigenlijk dat
deel van het heelal als het was toen het licht werd uitgezonden. Dus als we kijken naar een 13,5 miljard jaar oud
licht, is het niet dat we geen sterren zie omdat hun licht ons nog niet heeft bereikt,
we zien geen sterren omdat we een glimps zien van het heelal
voordat er sterren waren gevormd! Een sterrenloos heelal! Dat lijkt me een aardig goede reden
waarom we een donkere nachthemel zien.
Maar… dat is het niet. Ik bedoel, het is waar dat we punten kunnen vinden in het heelal waar
er geen sterren zijn omdat we voorbij de eerste sterren kijken en dus verder terug in de tijd.
Maar zelfs als we onze telescopen voorbij de vroegste sterren richten zien we nog steeds licht. Geen sterrenlicht,
maar het licht dat over is van de oerknal. En we zien deze "kosmische achtergrondstraling"
min of meer gelijkmatig verdeeld vanuit alle richtingen, een achtergrond van achter de sterren.
Dus ik denk dat de nachthemel eigenlijk NIET donker is om mee te beginnen.
OK... dus als onze telescopen ons vertellen dat de nachthemel niet donker is,
waarom ziet het er dan donker uit?
Dit is een aanwijzig tot het echte antwoord:
toen de Hubble telescoop foto's nam van de verafgelegen sterren van het vreselijk mooie Hubble Extreme Deep Field,
gebruikte het een infrarood camera. Waarom? Nou, verafgelegen sterren en sterrenstelsels bewegen zich van ons af
omdat het heelal uitdijdt. Dus op dezelfde manier als een langzaam spelende platenspeler de hoogte van mijn stem verlaagt,
zorgt het doppler effect ervoor dat sterren die zich van ons af bewegen roder worden
en hoe verder weg ze staan, hoe sneller ze zich van ons af bewegen en hoe roder ze worden,
totdat ze infrarood worden. En dan kunnen we ze niet meer zien. Tenminste, niet met
onze eigen ogen - en daarom lijkt de nachthemel donker!
Samengevat: Als we zouden wonen in een oneindig, onveranderlijk heelal, zou de hele hemel net zo helder zijn
als de zon. Maar de hemel is 's nachts donker, ten eerste omdat het heelal een begin had
en er dus geen sterren zijn in elke richting, en belangrijker omdat het licht van
super verre sterren (en de nog verdere kosmische achtergrondstraling) verschoven wordt
weg van het zichtbare spectrum door het uitdijen van het heelal, dus we kunnen het gewoon
niet zien.
Eindelijk! We hebben wat licht laten schijnen op de vraag waarom de nachthemel donker is. En waarom niet.