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翻译：肖智颖

校译：hia

编排：邱和琴

后台：朱宸宇

https://www.scientificamerican.com/article/why-is-the-sky-dark-even-though-the-universe-is-full-of-stars/

为何宇宙布满星辰，夜空仍旧漆黑？

夜幕之黑让人们对宇宙的本质有了深刻洞察。

这个古老的问题被称作“奥伯斯佯谬”。

图片来源：约翰·摩尔/盖蒂图片社

长期以来，人们一直疑惑：为何星光闪耀，但夜空却漆黑一片？这种现象名为奥伯斯佯谬。

据天文学家估测，在可观测的宇宙中大约有2000亿兆颗恒星，而其中许多恒星的亮度与太阳一样，甚至超过了太阳。那么，为何夜空没有洒满璀璨的光芒？

我是一名天文学家，主要研究恒星和行星（包括太阳系外的恒星和行星）及其在太空中运动。研究遥远的星球和行星可以让我和其他的天文学家理解夜空如此幽暗的原因。

或许你会猜测，这是因为宇宙中的许多恒星距离地球很远。当然，离地球较远的恒星看起来并不明亮——离地球越远，恒星看起来就会越暗淡。距离增加十倍，明亮度减弱百倍。但事实证明，这只是部分原因。

想象一下气泡

让我们做个假设。宇宙很古老，即使最遥远的恒星发出的光芒也有足够时间到达地球。在这种情况下，宇宙中所有恒星都纹丝不动。

想象一个以地球为中心的大气泡。如果这个气泡直径约为10光年，那么它将包含约十多颗星星。当然，对于数光年遥远的那些星星来说，从地球望去，它们大多显得相当黯淡。

如果将气泡的直径继续扩大到1000光年、100万光年，然后再扩大到10亿光年，那么气泡中最遥远的恒星看起来将会更加黯淡。但在愈加庞大的气泡内，星星的数目也随之增多，它们共同照亮夜空。尽管最遥远的星星看起来愈发暗淡，但星星的数量会增加，整个夜空将会显得格外明亮。

看似我又回到了问题的起点，但是实际上我离答案又近了一步。

时间是关键

在设想的气泡场景中，想象星星都是静态的，宇宙十分古老。然而，宇宙的历史只有大约130亿年。

尽管在人类的时间尺度上，这段时光极为漫长，但在天文学的时间尺度上，却很短暂。由于时间太过短暂，距离地球超过130亿光年的恒星之的光实际上尚未到达地球。因此，地球周围包含我们能看到的所有恒星的实际气泡，只延伸到距离地球约130亿光年的地方。

在这个气泡中，恒星的数量并不足以填满每一道视线。当然，若你抬头仰望天空中的某个方向，就能够看到繁星点点。然而视线却在其他区域无法捕捉到星星。这是因为处于那些黑暗区域的星星离地球太远，它们的光线还没有到达地球。随着时间的流逝，越来越远的星光将有时间到达地球。

多普勒频移（效应）

你可能会问道，夜空最终是否会完全亮起来？但是这让我想到上述假设的另一个条件：所有的星星都是静态的。实际上，宇宙正在膨胀，最远的星系几乎以光速远离地球。

由于星系移动得太快，其恒星的光被推向人眼无法辨识的色彩。这就是“多普勒频移（效应）”。鉴于此，即使星光有足够的时间到达地球，人们仍然无法用肉眼看到最遥远星光。夜空也不会完全被照亮。

如果等得更久，最终所有星星都会燃烧殆尽——像太阳这样的恒星只能存在大约100亿年。天文学家们假设，在遥远的未来——1000万亿年之后——宇宙将变得一片漆黑，只有剩下白矮星和黑洞等恒星残骸。

尽管我们的夜空并不完全布满星星，但我们生活在宇宙生命中的特殊时段。我们很幸运，能够欣赏到复杂多彩、光明与黑暗并存的夜空。

责任编辑：DAIKIN

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Credit & Copyright: Kevin Saragozza

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