Sekiranya alam semesta terbentang selamanya dan jika penuh dengan bintang, mengapa langit malam gelap? Ini adalah persoalan yang telah diajukan oleh para ahli falsafah dan saintis sejak Zaman Antik. Sama seperti pemerhati melihat pokok ke semua arah ketika berdiri di hutan, setiap garis penglihatan di alam semesta tanpa batas harus berakhir dengan sekelip bintang. Hasil bersihnya semestinya langit terbakar dengan cahaya surgawi. Bukan hanya langit malam yang semestinya cerah, jika tidak lebih terang, dari pada siang hari, tetapi panas dari semua sinar matahari harus cukup untuk mendidihkan lautan Bumi! Oleh itu, pemandangan berbintang yang digambarkan dalam gambar mencolok yang menyertai artikel ini, seharusnya kelihatan seperti bintang yang hilang jika dibandingkan dengan memandang Cosmos di atas.
Edgar Allen Poe memikirkan teka-teki ini dalam karyanya tahun 1850 yang berjudul "Kekuatan Kata-Kata". Dia menyebut pencahayaan gabungan yang dipancarkan oleh cahaya langit sebagai "dinding emas Alam Semesta". Sebagai contoh, pemerhati di hutan melihat permukaan pokok kerana hutan berlanjutan lebih jauh daripada had latar belakangnya - jarak rata-rata di mana garis penglihatan terganggu oleh pokok. Begitu juga, dari mana-mana tempat di Alam Semesta yang tidak berkesudahan yang penuh dengan bintang, bintang-bintang yang dekat harus bertindih dengan bintang-bintang yang lebih jauh sehingga setiap inci persegi pandangan dipenuhi dengan cahaya dari Matahari yang jauh.
Anggaran semasa meletakkan jumlah bintang di Alam Semesta pada 70 sextillion (70,000 juta juta juta), berdasarkan tinjauan tahun 2003 yang diselesaikan oleh ahli astronomi Australia. Itu sepuluh kali ganda jumlah butir pasir di semua pantai dan gurun Bumi yang digabungkan dan pastinya lebih dari cukup untuk memenuhi seluruh langit dengan cahaya bintang!
Tetapi, langit malam tidak terbayang oleh cahaya Alam Semesta, jadi ahli teori awal berspekulasi bahawa salah satu bintang terbatas jumlahnya atau entah bagaimana cahaya mereka gagal mencapai Bumi. Ketika habuk antara bintang ditemui, ada yang menyangka alasannya telah dijumpai. Tetapi, pengiraan dengan cepat menunjukkan bahawa jika zarah-zarah debu menyerap semua cahaya bintang yang hilang maka zarah-zarah debu itu sendiri akan mula bersinar.
Jawapannya akhirnya dijelaskan oleh implikasi dari Teori Relativiti Albert Einstein.
Di suatu tempat antara sepuluh hingga dua puluh bilion tahun yang lalu, Alam Semesta dibentuk oleh sebuah peristiwa yang disebut Big Bang. Mengapa ia berlaku dan apa yang mendahuluinya tetap menjadi misteri terdalam tetapi yang berlaku sekarang nampaknya tidak dapat dibantah oleh kebanyakan masyarakat ilmiah. Semua perkara dan tenaga - pada dasarnya semua yang pernah ada, adalah atau boleh - terbatas pada keadaan pekat, yang tidak dapat dibayangkan. Menariknya, tidak seolah-olah segala sesuatu di Alam Semesta dihimpit ke beberapa lokasi yang dikelilingi oleh ruang yang tidak dipenuhi apa-apa. Sebenarnya, ia adalah Alam Semesta - semua perkara, tenaga dan semua ruang yang mereka isi. Ukuran luarannya tidak penting kerana tidak mempunyai permukaan luaran; tidak ada yang wujud di luarnya - ini masih berlaku hingga kini.
Kemudian, dengan alasan yang masih diperdebatkan, inti Alam Semesta ini mula berkembang dengan kadar yang sangat pantas seolah-olah mengalami letupan. Pengembangan ini tidak pernah berhenti, sebenarnya kadarnya meningkat dari masa ke masa! Lebih penting daripada perbincangan kami adalah kenyataan bahawa Alam Semesta bermula pada waktu yang terbatas dalam masa.
Satu lagi implikasi teori relativiti membantu menjelaskan langit gelap kita juga. Cahaya bergerak dengan kelajuan terhingga. Namun, ia bergerak dengan begitu cepat sehingga kelajuan dinyatakan dalam jarak perjalanannya selama satu tahun. Ini dikenali sebagai tahun cahaya dan pada masa itu, cahaya akan melintasi 9.46 trilion (9.46 × 1012) kilometer atau 5.88 trilion (5.88 × 1012) batu.
Ruang dan masa saling berkait. Kita tidak dapat melihat ke luar angkasa tanpa melihat ke belakang pada waktunya. Ruang luas dan pemisahan antara bintang sangat besar. Sebagai contoh, jarak purata antara bintang adalah beberapa tahun cahaya. Tetapi, ini hampir sama dengan panjang lain yang diukur oleh astronomi. Jarak dari Matahari kita ke pusat Galaksi kita adalah sekitar 26,000 tahun cahaya atau 260 trilion kilometer! Jarak dari Galaksi kita, Bima Sakti, ke galaksi terdekat berikutnya, yang terletak di buruj Andromeda, adalah lebih dari 2 juta tahun cahaya. Itu bermaksud cahaya yang kita lihat malam ini dari Galaxy Andromeda Besar (M31) yang ditinggalkan ke Bumi ketika tidak ada manusia moden, atau Homo Sapiens, di planet ini - walaupun garis keturunan evolusi kita sudah mapan. Jarak dari Bumi ke objek paling jauh, galaksi yang dilihat oleh teleskop angkasa Hubble, adalah sekitar tiga belas miliar tahun cahaya. Kami melihat galaksi ini seperti yang kelihatan sebelum galaksi kita terbentuk!
Oleh itu, alasan langit malam kita hitam, alasan ruang tidak dipenuhi dengan cahaya yang menyilaukan adalah kerana banyak cahaya dari bintang yang memenuhi langit tidak sempat sampai ke Bumi - banyak yang begitu jauh sehingga tidak dapat dikesan pada masa ini. Oleh itu, walaupun bilangan bintang pada dasarnya tidak terbatas, jumlah bintang yang dapat kita lihat adalah terbatas dan ini mewujudkan jurang gelap di langit yang kita lihat sebagai keluasan ruang.
Terdapat juga beberapa faktor lain yang menyebabkan ruang kelihatan tidak terang. Sebagai contoh, banyak bintang mati atau meletup dari masa ke masa dan ini menghilangkan sumbangan mereka terhadap jumlah cahaya di Alam Semesta. Selain itu, cahaya bintang dikurangkan dengan pergeseran merah - fenomena yang secara langsung berkaitan dengan pengembangan Alam Semesta. Pergeseran merah serupa dengan kesan Doppler kerana keduanya melibatkan peregangan gelombang cahaya.
Kesan Doppler menerangkan pergerakan sumber cahaya berbanding dengan pemerhati. Cahaya dari objek yang bergerak ke arah pemerhati menjadi terkompresi ke arah frekuensi yang lebih tinggi, atau ujung biru spektrum cahaya. Cahaya dari objek yang bergerak menjauh ke arah frekuensi yang lebih rendah atau hujung merah.
Peralihan merah tidak ada hubungannya dengan pergerakan sumber cahaya tetapi sebaliknya, dengan jarak sumber cahaya terletak dari pemerhati. Oleh kerana ruang mengembang ke semua arah, cahaya dari sumber yang sangat jauh menempuh jarak yang semakin meningkat dan jarak yang semakin melebar, dengan sendirinya, membentangkan panjang gelombang cahaya ke arah merah. Semakin jauh galaksi, semakin lama jalan cahaya yang mesti dilalui untuk mencapai Bumi. Kerana jarak antara galaksi dan Bumi juga terus meningkat, cahayanya diregangkan ke arah hujung spektrum merah. Oleh itu, cahaya dari galaksi yang sangat jauh dapat dialihkan keluar dari spektrum yang kelihatan ke inframerah atau, di luar itu, ke dalam gelombang gelombang radio. Oleh itu, peralihan merah juga mengurangkan sejauh mana cahaya bintang yang dapat dilihat yang sampai ke Bumi dan menjadikan langit malam kelihatan lebih gelap.
Gambar yang dipaparkan dengan perbincangan ini dihasilkan oleh ahli astronomi Brad Moore, dari balai cerap peribadinya dekat Melbourne, Australia awal tahun ini. Pemandangan ini terletak berhampiran Great Carinae Nebula dan dikenali sebagai NGC 3324. Ia juga mempunyai nama umum Keyhole Nebula dan kedua-duanya dan Eta Carinae Nebula terletak kira-kira 9,000 tahun cahaya dari Bumi di buruj selatan Carina. Ia terdiri dari sekumpulan bintang muda yang cerah, beberapa di antaranya menerangi nebula kaya hidrogen di sekitarnya dan menyebabkannya bersinar.
Menariknya, ini juga disebut Gabriela Mistral Nebula kerana mirip dengan penyair Chile yang memenangi Hadiah Nobel. Perhatikan dengan teliti dan anda dapat melihat bayangannya di nebula.
Walau bagaimanapun, warna dalam gambar yang luar biasa ini tidak nyata. Mereka ditugaskan untuk juga mewakili komposisi bahan yang merangkumi pandangan ini. Oksigen diwakili oleh merah, hijau menunjukkan kehadiran hidrogen dan sulfur digambarkan oleh rona biru. Gambar ini memerlukan paparan 36 jam melalui teleskop Ritchey-Chretien Cassegrain 12.5 inci dan kamera astronomi 3.5 mega-piksel.
Adakah anda mempunyai foto yang ingin anda kongsi? Kirimkan mereka ke forum astrofotografi Space Magazine atau hantarkan e-mel kepada mereka, dan kami mungkin memaparkannya di Space Magazine.
Ditulis oleh R. Jay GaBany
