Je vskutku zarážející, že je ve vesmíru tma, když je plný hvězd. Je to tak zarážející, že tento rozpor po několik staletí trápil nejvěhlasnější astronomy své doby, například slavného Johanna Keplera, který k rozvoji astronomie přispěl svými pohybovými zákony nebeských těles, nebo Edmonda Halleyho, po němž je pojmenována slavná Halleyova kometa. Dnes je tento rozpor znám jako Olbersův paradox. Olbers jako první na začátku 19. století poukázal na to, že noční obloha by měla svítit jako jasná hvězda [1]. Jak to tedy s tmou ve vesmíru je?

Vesmír je opravdu plný hvězd, a proto by měl svítit. To, že tomu tak není, souvisí se stářím vesmíru a konečnou rychlostí světla. Jinými slovy, hvězdy, které vidíme na noční obloze, jsou od nás vzdálené tak, že jejich světlo stihlo doputovat v čase daném stářím vesmíru až k nám. Můžeme si to představit i tak, že kolem Země nakreslíme kouli. Tato koule bude mít určitý velmi specifický poloměr, který si teď odvodíme. Rychlost se typicky udává v jednotkách kilometrů za hodinu. To znamená, že rychlost není nic jiného než podíl dráhy a času. Když budeme chtít spočítat dráhu, tak vynásobíme rychlost a čas. Poloměr naší koule je tedy dráha, kterou urazí světlo rychlostí světla za čas, který se rovná stáří vesmíru. Jinými slovy, poloměr koule bude dán jako součin rychlosti světla a stáří vesmíru. Pak světlo ode všech hvězd uvnitř této koule můžeme pozorovat, a naopak světlo z vnějšku této koule k nám, i přes nepředstavitelné stáří vesmíru a ohromnou rychlost světla, ještě nestihlo dorazit.

Takže i přes to, že hvězd je ve vesmíru nepočitatelně, nejsme schopni je všechny najednou vidět, a proto je ve vesmíru tma. Mimochodem, výše popsaná pomyslná koule souvisí i s termínem tzv. pozorovatelného vesmíru, který astronomové rádi používají. Neznamená to ale nic jiného, než že nejdál, co dohlédneme, je právě na povrch této koule, jelikož okolní světlo k nám ještě nestačilo dorazit.

Je fascinující, že temný vesmír je vlastně nepřímým důkazem toho, že stáří vesmíru je konečné. Proč? Kdyby bylo stáří vesmíru nekonečné, tak i přes konečnou rychlost světla by vesmír svítil, jelikož světlo od všech hvězd by mělo dostatek času na to, nehledě na jejich vzdálenost od Země, k nám doputovat (naše koule by měla nekonečný poloměr). Ale jelikož vesmír vznikl při události označované jako Velký třesk přibližně před 14 miliardami let, máme v noci na Zemi tmu.

Pro úplnost dodejme, že existuje ještě další faktor, který přispívá k temnotě vesmíru. Víme, že vesmír se neustále rozpíná [2]. To si můžeme představit tak, že hvězdy mimo naši Sluneční soustavu se od nás neustále vzdalují. Proto se bude jejich světlo jevit červenější, když ho budeme pozorovat na Zemi, než kdybychom ho pozorovali na planetě, která bude danou hvězdu obíhat. Dokonce se může stát, že se původně viditelné světlo natolik posune k červené, až se stane infračerveným, které naše oko nevidí, a tak se nám hvězda v důsledku rozpínání vesmíru ztratí z oblohy. Tomuto jevu se říká Dopplerův jev [3], který známe například od projíždějící sanitky, jejíž tón houkačky se mění podle toho, jestli se k nám sanitka přibližuje, nebo se od nás vzdaluje.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Vítek