为什么尽管宇宙充满星星，太空却如此黑暗

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星系

人们长期以来一直在问，为什么宇宙中虽然充满星星但却是黑暗的，以至于这个问题有一个特殊的名字——奥尔伯斯佯谬。

天文学家估计，可观测宇宙中大约有 2000 亿万亿颗恒星。其中许多恒星的亮度与太阳相当甚至更高。那么，为什么太空中没有充满耀眼的光芒呢？

我是 Brian Jackson，一名天文学家，研究恒星和行星（包括太阳系外的恒星和行星）及其在太空中的运动。对遥远恒星和行星的研究有助于像我这样的天文学家理解太空为何如此黑暗。

你可能会猜想这是因为宇宙中的许多恒星距离地球非常遥远。当然，恒星距离地球越远，看起来就越暗——距离地球 10 倍的恒星看起来会暗 100 倍。但事实证明这并不是全部答案。

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英仙座云在天空中呈现为一个黑点，因为它是由稠密的气体和尘埃组成，阻挡了其内部和后方恒星的光线（图片来源：FORS 团队、8.2 米 VLT Antu、ESO）

想象一个泡沫

假设宇宙非常古老，甚至来自最远恒星的光也能够到达地球。在这个假想场景中，宇宙中的所有恒星都静止不动。

想象一个以地球为中心的大气泡。如果气泡直径约为 10 光年，那么它将包含大约十几颗恒星。当然，距离地球几光年远，其中许多恒星从地球上看会显得相当暗淡。

如果继续将气泡扩大到 1,000 光年，然后再扩大到 100 万光年，再扩大到 10 亿光年，气泡中最远的恒星看起来就会更加暗淡。

但是气泡越来越大，里面的星星也会越来越多，它们都会发光。虽然最远的星星看起来越来越暗，但它们的数量会多得多，整个夜空看起来应该会很明亮。

看起来我又回到了原点，但实际上我离答案更近了一点。

年龄问题

在想象中的气泡图中，我请你们想象恒星没有移动，宇宙非常古老。但宇宙只有大约 130 亿年的历史。

虽然从人类的角度来看，这是一段非常漫长的时间，但从天文学的角度来看，这却很短。这段时间短到距离地球超过 130 亿光年的恒星发出的光实际上还没有到达地球。因此，地球周围包含我们能看到的所有恒星的实际气泡仅延伸到距离地球约 130 亿光年的地方。

气泡中的星星数量不足以填满视线。当然，如果你朝天空的某些方向看，你可以看到星星。如果你看天空的其他部分，你就看不到任何星星。

这是因为，在这些暗点中，可能阻挡视线的恒星距离我们太远，它们的光还未到达地球。随着时间的推移，来自这些越来越远的恒星的光将有时间到达我们。

多普勒频移

你可能会问夜空最终是否会完全亮起来。但这又让我想起我告诉你想象的另一件事：所有的星星都不再移动。宇宙实际上正在膨胀，最遥远的星系正以接近光速的速度远离地球。

由于星系移动速度太快，恒星发出的光被推成人眼无法看到的颜色。这种效应称为多普勒频移。因此，即使它有足够的时间到达你，你仍然无法用眼睛看到来自最远恒星的光。夜空也不会完全被照亮。

如果再等下去，恒星最终都会燃烧殆尽——像太阳这样的恒星寿命只有大约 100 亿年。天文学家推测，在遥远的未来——从现在起一千万亿年后——宇宙将陷入黑暗，只有白矮星和黑洞等恒星残骸。

尽管我们的夜空并非完全布满星星，但我们生活在宇宙生命中非常特殊的时期，我们有幸欣赏到丰富而复杂的夜空，充满光明和黑暗。