夜空はなぜ暗いのでしょうか？

空がなぜ青いのか、夕焼けがなぜ鮮やかな赤になるのか、不思議に思ったことがあるかもしれません。これらの鮮やかな色は自然界で際立っており、説明を求めています。しかし、夜空がなぜ黒いのか疑問に思ったことはありませんか?

この質問は、初めて聞いたときにはほとんど意味が分からない。「水がなぜ濡れているのかと尋ねるようなものです」と、現在はスウェーデンのストックホルム大学で休暇を取っているバッファロー大学の宇宙学者ウィル・キニー氏は言う。しかし、何世紀にもわたって、夜空の暗さは天文学者を困惑させてきた。彼らはこの謎を「オルバーのパラドックス」と呼んだ。

遠くの星は弱々しく見え、非常に遠い星は肉眼では見えないほど暗く輝いている。しかし、ハッブルのような宇宙望遠鏡が空の最も暗い場所の奥深くをのぞくと、信じられないほどかすかな銀河の群れが発見される。そして、深く見れば見るほど、さらに多くのものが見つかる。宇宙が永遠に続いて星が全体に均等に散らばっているとしたら（初期の天体観測者の多くが考えていたように）、夜空は無数の光点で満たされ、決して暗くは見えないだろう。

「星がどこにでもあるという事実は、星のいくつかが遠くにあるという事実を補ってくれます」とノースカロライナ州立大学の天体物理学者ケイティ・マックは言う。どこを見ても、果てしない宇宙では視線は常に星の表面で終わり、空全体が常に太陽の明るさで輝いている。

夜が存在するという事実は、私たちが見る星が永遠に続くわけではないことを証明しています。その理由を理解するには、遠くの星から光線がどのようにして私たちの目まで伝わってくるかを考えてみましょう。

人や車と同じように、光にも速度があります。ですから、たとえ非常に速く移動しても、目的地に到着するまでには時間がかかります。休暇中の友人からポストカードを受け取ったとき、その人が先週何をしていたかを知ることができますが、読んだ瞬間に何をしていたかを知ることはできません。惑星、星、銀河を見るときも、過去からのメッセージを受け取っています。そのメッセージは、明るい物体が光を送った瞬間に何をしていたかを教えてくれます。太陽を見るとき (もちろん間接的に)、8 分前に太陽が発した光を見ていることになります。木星は少なくとも 30 分前の姿で見えます。

太陽系の向こう側を見ると、過去への旅が加速します。太陽に次いで 2 番目に近い恒星からの光は、地球に届くまでに 4 年以上かかり、肉眼で見える最も遠い恒星を見つけると 4,000 年前に戻ります。天文学者が近隣のアンドロメダ銀河を研究するとき、彼らは 250 万年前の姿を見ています。もし明日、宇宙の災害でそれが消えてしまったら、光がそのメッセージを地球に届けられるのはさらに 250 万年後になります。

宇宙を遠くに見れば見るほど、より遠い過去を見ることができる。「宇宙学者は本当に幸運です」とキニー氏は言う。「宇宙の歴史全体を、きれいな線で見ることができるのです。」

暗い空の謎は、この歴史には始まりがあるという事実、つまり星や銀河が存在する前の時代があるという事実によって解明されます。多くの宇宙学者は、宇宙は最初は非常に小さな点から始まり、その後ビッグバンと呼ばれる出来事で風船のように膨らみ始めたと考えています。十分に深く見れば、ビッグバンに近づくほど遠い過去を見ることができます。「星がなくなるのです」とキニーは言います。「そして、大局的に見ると、星がなくなるのは比較的早いのです。」

宇宙学者はこの初期の時代を宇宙の暗黒時代と呼んでいます。この時代、宇宙は、おそらくご想像のとおり、かなり暗かったです。星は燃え始めたばかりで、濃い水素ガスの霧がわずかな光を遮っていました。視力がどれだけ優れていても (そして、近々登場するジェイムズ・ウェッブ望遠鏡は確かに鋭い視力を持っています)、ここまで遡ってみると、見えるものはほとんどありません。

星空を見上げると、そこに見える暗闇は、ある意味では、初期の時代から残された暗闇です。星が空全体を照らすわけではないのは、私たちが見ることができる宇宙の部分は有限の大きさを持っているからです。初期の天文学者が考えていたように、宇宙は永遠に続くわけではありません。「すべての隙間を埋めるには光が足りないのです」とマック氏は言います。

宇宙の最も遠く、最も古い部分を探るには、通常、何年もの研究と強力な望遠鏡が必要ですが、夜空はずっと、ある基本的な疑問の答えを私たちの目の前にぶら下げています。必要なのは、星々の間の空間を見に行くことだけです。