為什麼宇宙中有這麼多恆星，但太空卻如此黑暗？幾個世紀以來，人們一直困惑於一個問題：為什麼宇宙中佈滿了恆星，但太空卻如此黑暗？ 事實上，這個問題在天文學上有一個特殊的名字：奧伯斯悖論。

由於奧伯斯悖論（Olbers’ paradox）涉及遙遠的距離、年輕的宇宙和多普勒效應（多普勒效應會將遙遠的星光轉移到看不見的波長），儘管恆星眾多，但太空仍然是黑暗的。

根據天文學家估計，在可觀測的宇宙中大約有2000 億兆顆恆星。 其中許多恆星的亮度甚至超過了我們的太陽。 那麼，為什麼夜空沒有光芒四射呢？

身為研究恆星和行星（包括太陽係以外的恆星和行星）的天文學家，我探索這樣的問題，以了解宇宙。 為什麼太空如此黑暗，答案不僅僅在於恆星和地球之間的遙遠距離。

乍一看，你可能會認為黑暗是由於恆星離我們無比遙遠。 雖然距離確實會讓恆星看起來更暗– 10倍遠的恆星看起來暗100倍–但這種解釋並不能完全解開謎團。 還有更多謎團等著我們去揭開。

假設宇宙已經非常古老，即使是最遠的恆星發出的光也有足夠的時間到達地球。 在這個想像中，宇宙中的所有恆星根本沒有移動。

想像以地球為中心的大氣泡。 如果這個氣泡大約有10光年寬，那麼它將包含大約十幾顆恆星。 當然，在幾光年之外，從地球上看這些恆星中的許多都會非常暗淡。

如果把氣泡繼續擴大到1000 光年，然後擴大到100 萬光年，再擴大到10 億光年，那麼氣泡中最遠的恆星看起來就會更加暗淡。 但是，在這個越來越大的氣泡裡，也會有越來越多的恆星，它們都在發光。 儘管最遠的恆星看起來越來越暗，但它們的數量會更多，整個夜空看起來應該非常明亮。

看來我又回到了起點，但實際上我離答案更近了一些。

大約131 億年前出現的星系，由詹姆斯-韋伯太空望遠鏡拍攝。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI。

在假想泡泡圖中，我讓你想像恆星不會移動，宇宙非常古老。 但是，宇宙只有大約130 億年的歷史。儘管從人類的角度來看，這是一個非常漫長的時間，但從天文學的角度來看，這個時間還很短。 由於時間太短，距離我們130億光年以上的恆星發出的光實際上還沒有到達地球。 因此，地球周圍包含我們所能看到的所有恆星的實際氣泡只延伸到距離地球約130億光年的地方。

泡泡中的星星實在不夠多，無法佈滿每一條視線。 當然，如果你從天空的某些方向看去，你就能看到星星。 如果你觀察天空的其他部分，則看不到任何星星。 這是因為，在這些黑點中，可能會阻擋你視線的恆星距離我們太遠，它們的光線還沒有到達地球。 隨著時間的流逝，這些越來越遙遠的恆星發出的光將有時間到達我們的視線。

宇宙不斷膨脹，這種膨脹會拉長光在空間中的傳播距離，這種現象稱為宇宙學紅移。 紅移越大，光傳播的距離越遠。 因此，需要配備紅外線探測器的望遠鏡才能看到來自最早期、最遙遠星系的光線。 資料來源：NASA、ESA、AND L. Hustak（STSci）

你可能會問，夜空最終是否會完全亮起來？ 但這又回到了我讓你們想像的另一件事：所有的星星都沒有移動。 宇宙其實不斷膨脹，最遙遠的星系幾乎以光速遠離地球。

由於星系的移動速度如此之快，它們恆星發出的光被擠壓成人眼無法看到的顏色。 這種效應稱為多普勒頻移。 因此，即使它有足夠的時間到達你的身邊，你仍然無法用眼睛看到最遙遠的星星發出的光。 夜空也不會被完全照亮。

作者：布萊恩-傑克遜（Brian Jackson），博伊西州立大學天文學副教授。

改編自原刊於《對話》的一篇文章。

編譯自/ ScitechDaily