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1、為什么地球的夜空永遠(yuǎn)不會(huì)被恒星照亮？

2、遍布明亮恒星的宇宙 V.S. 漆黑的太空

銀河

（圖源：盧克·柏頓拍攝/蓋蒂圖片社）

人們一直有個(gè)疑問：恒星遍布宇宙，為什么太空卻依然一片漆黑？這個(gè)疑問存在了很長(zhǎng)時(shí)間，擁有一個(gè)特別的名字——奧伯斯佯謬（Olbers' paradox）。

天文學(xué)家預(yù)估，在人類已觀測(cè)到的宇宙范圍內(nèi)，大約有2000萬億顆恒星。大部分恒星和太陽(yáng)一樣亮，甚至有部分比太陽(yáng)還亮。但為什么太空沒有被恒星的光照亮呢？

我是一位天文學(xué)家，研究太陽(yáng)系內(nèi)外的恒星和行星以及它們?cè)谟钪嬷械能壽E。研究遙遠(yuǎn)的恒星和行星有助于我們天文學(xué)家理解為什么太空如此漆黑。

你可能認(rèn)為這是因?yàn)橛钪嬷性S多恒星離地球都很遠(yuǎn)。確實(shí)，恒星離地球越遠(yuǎn)，我們看著就越不亮——恒星離地球10倍遠(yuǎn)，恒星看著暗100倍。但這不是完整的答案。

想象一個(gè)泡泡

我們暫時(shí)假設(shè)宇宙非常古老，最遙遠(yuǎn)恒星的光到達(dá)地球需要時(shí)間。在這個(gè)假設(shè)的場(chǎng)景中，宇宙中所有的恒星不再移動(dòng)。

想象地球在一個(gè)大泡泡中間。如果這個(gè)泡泡直徑大約有10光年，那泡泡內(nèi)就包含10多顆恒星。顯然，地球距這些恒星幾光年之遠(yuǎn)，從地球上看恒星非常暗。

如果你把這個(gè)泡泡的直徑擴(kuò)大到1000光年、100萬光年、10億光年，泡泡中最遙遠(yuǎn)的恒星便會(huì)看起來暗淡無光。但是泡泡越大就會(huì)包含越多恒星，恒星都會(huì)放射自己的光芒。即使最遙遠(yuǎn)的恒星看起來很暗淡，但恒星數(shù)量眾多，夜空應(yīng)該看起來非常亮。

似乎回到了文章一開始的答案，但實(shí)際上我更接近完整的答案了。

宇宙年齡很重要

在想象泡泡部分，我讓你們想象恒星不再移動(dòng)，宇宙已經(jīng)很老了。但是目前宇宙僅有130億歲。

星系大約誕生于131億年前，圖片為詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到的星系。（圖源：NASA/航天局/加拿大航天局/空間望遠(yuǎn)鏡研究所/

新華社通過蓋蒂圖片社發(fā)布）

在人類維度里，130億年的時(shí)間非常長(zhǎng)，但在天文學(xué)維度里，130億年其實(shí)很短——距地球約130億光年遠(yuǎn)的恒星，它的光還未能到達(dá)地球。而環(huán)繞地球的真實(shí)“泡泡”包含了所有我們能看到的恒星，但這個(gè)“泡泡”直徑僅有130億光年長(zhǎng)。

只是恒星沒有多到可以填滿人類的每處視野。如果你看向天空一個(gè)方向，你可以看見許多星星。但你看向另一方向，便看不到任何星星。這是因?yàn)樵谄岷跓o星的方向，能為我們視野捕捉的星星，其光還沒到達(dá)地球。隨著時(shí)間推移，越來越多遙遠(yuǎn)恒星的光將會(huì)到達(dá)地球。

多普勒頻移

你可能想問夜空最終是否會(huì)完全被照亮?；叵胍幌挛仪懊婧湍阏f的話：想象所有恒星不再移動(dòng)。實(shí)際上，宇宙在不斷擴(kuò)張，最遙遠(yuǎn)的星系以近乎光年的速度移動(dòng)，離地球越來越遠(yuǎn)。

因?yàn)樾窍狄苿?dòng)的速度很快，星系中恒星的光會(huì)被擠壓成人類眼睛無法看到的顏色。這種現(xiàn)象稱之為“多普勒頻移”（Doppler shift）。所以，即使恒星的光能到達(dá)我們的地球，我們?nèi)匀粺o法看到來自最遙遠(yuǎn)星系的光。因而，夜空不會(huì)被完全照亮。

如果你等得足夠久，恒星最終會(huì)燃燒殆盡——像太陽(yáng)等恒星僅存在100億年。天文學(xué)家假設(shè)，在距今1千萬億年遙遠(yuǎn)的未來，宇宙將走向黑暗，僅剩白矮星和黑洞等恒星殘留物存在。

即使夜空不會(huì)完全布滿繁星，我們已經(jīng)足夠幸運(yùn)能夠享受光暗交錯(cuò)的夜空，我們生活在宇宙生命中一段非常特別的時(shí)光里。

相關(guān)知識(shí)

恒星是一種天體，由引力凝聚在一起的一顆球型發(fā)光等離子體，太陽(yáng)就是最接近地球的恒星。在地球的夜晚可以看見的其他恒星，幾乎全都在銀河系內(nèi)，但由于距離非常遙遠(yuǎn)，這些恒星看似只是固定的發(fā)光點(diǎn)。歷史上，那些比較顯著的恒星被組成一個(gè)個(gè)的星座和星群，而最亮的恒星都有專有的傳統(tǒng)名稱。天文學(xué)家組合成的恒星目錄，提供了許多不同恒星命名的標(biāo)準(zhǔn)。 恒星會(huì)在核心進(jìn)行重元素的核反應(yīng)，從恒星的內(nèi)部將能量向外傳輸，經(jīng)過漫長(zhǎng)的路徑，然后從表面輻射到外層空間。一旦核心的核反應(yīng)殆盡，恒星的生命就即將結(jié)束。

恒星的核心終其一生都在進(jìn)行核聚變，在生命的盡頭，恒星也會(huì)包含簡(jiǎn)并物質(zhì)。天文學(xué)家經(jīng)由觀測(cè)其在空間中的運(yùn)動(dòng)、亮度和光譜，確知一顆恒星的質(zhì)量、年齡、金屬量（化學(xué)元素的豐度），和許多其它屬性。一顆恒星的總質(zhì)量是恒星演化和決定最終命運(yùn)的主要因素：恒星在其一生中，包括直徑、溫度和其它特征，在生命的不同階段都會(huì)變化，而恒星周圍的環(huán)境會(huì)影響其自轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)。描繪眾多恒星的溫度相對(duì)于亮度的圖，即赫羅圖（H-R圖），可以讓我們測(cè)量一顆恒星的年齡和演化的狀態(tài)。

BY: Brian Jackson

FY: 朱思穎Haily

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