Ja raugoties nakts debesīs, varētu šķist, ka virs mums atveras bezgalīga, melna tukšuma telpa. Tomēr zinātne rāda, ka kosmoss nav viendabīgs, melns tukšums un ka pati tumsa ir daudz sarežģītāka par to, kā sākumā varētu likties. Vai Saules sistēmā pastāv reģioni, kuros gaismas ir gandrīz nemaz? Vai arī vislielākais melnums slēpjas tālajās Visuma nomalēs? Uz šiem jautājumiem zinātnieki atbild atšķirīgi, jo tumsa kosmosā nav ne vienkāršs, ne viennozīmīgi definējams fenomens.
Tumsa, kas nav īsti melna: kāpēc kosmoss kvēlo pat bez zvaigznēm
No Zemes raugoties, var šķist, ka zvaigžņu starpā plešas pilnīgi melns fons. Taču astronomi uzsver, ka pilnīgi negaismota telpa Visumā ir liels retums. Starp zvaigznēm un galaktikām atrodas milzīgi putekļu mākoņi, kas nepārtraukti izkliedē un atstaro gaismu. Pat tur, kur ar neapbruņotu aci zvaigznes nav saskatāmas, kosmiskās putekļu daļiņas rada vājš gaismas dūmaku – it kā tikko pamanāmu gaismas plīvuru.
Tāpēc Visuma kopējais fons nav pavisam melns – tas ir maigi gaišs ar vieglu, iedzeltenu nokrāsu. Zinātnieki šo efektu ir nodēvējuši par “kosmisko latte”.
Jums varētu patikt šie:
Tumsa ir atkarīga arī no tā, ko tieši mēs saucam par gaismu. Cilvēkam redzamā gaisma ir tikai niecīga daļa no elektromagnētiskā spektra. Kosmosu pastāvīgi piepilda gamma stari, ultravioletais starojums un citi viļņu garumi, kas ir neredzami cilvēka acij, taču “izgaismo” gandrīz visu telpu. Ja tumsu vērtētu, ņemot vērā visu elektromagnētisko spektru, Visums izskatītos daudz gaišāks, nekā to spēj uztvert mūsu redze.
Saules sistēmas tumšākie nostūri: kad viela gandrīz pilnībā aprij gaismu
Ja aplūkojam tikai redzamo gaismu, kosmosā patiešām ir vietas, kur gaisma gandrīz neatstarojas. Viens no svarīgākajiem tumsas raksturlielumiem ir albedo – virsmas spēja atstarot gaismu. Spogulim albedo ir ļoti augsts, savukārt ogle absorbē lielāko daļu tai krītošās gaismas un atstaro tikai dažus procentus. Daži debess ķermeņi ir vēl tumšāki.
Par vienu no tumšākajiem objektiem Saules sistēmā tiek uzskatīts Borelli komētas kodols. Šis aptuveni 8 kilometrus garais ķermenis atstaro mazāk nekā 3 procentus uz to krītošās Saules gaismas. Tik zems albedo tika noteikts jau 2001. gadā uzņemtajās fotogrāfijās. Šo spēcīgo melnumu izraisa ledus un putekļu maisījums, kas gaismu lielākoties absorbē, nevis atstaro.
Vēl tumšāks objekts ir atklāts ārpus mūsu sistēmas – ekzoplanēta TrES‑2 b. Tās atmosfēra, kas bagāta ar nātrija tvaikiem un titāna oksīda savienojumiem, absorbē vairāk nekā 99 procentus visas krītošās gaismas. Salīdzinājumam – Zeme atstaro aptuveni 30 procentus Saules starojuma, tādēļ uz šādu debess ķermeņu fona mūsu planēta izskatās izteikti spoža.
Bieži tiek uzskatīts, ka melnajiem caurumiem ir jābūt vistumšākajām vietām Visumā. Tiešām, tie neļauj gaismai izkļūt – viss, kas pārsniedz tā dēvēto notikumu horizontu, vairs nespēj atgriezties. Tomēr paradoksālā kārtā melnā cauruma iekšienē gaismas var būt ļoti daudz. Tā vienkārši nav novērojama no ārpuses, jo neiedomājami spēcīgā gravitācija tai liedz izkļūt brīvībā.
Jums varētu patikt šie:
Ēnas un attāluma radītā tumsa
Dažkārt tumsa rodas nevis tāpēc, ka objekts absorbē gaismu, bet gan tādēļ, ka gaisma līdz tam vispār nenonāk. Īpaši spilgti tas redzams Mēness polārajos krāteros. Dažu krāteru dibenu nav apgaismojis Saule miljardiem gadu – šīs vietas atrodas mūžīgā ēnā un ir vienas no vistumšākajām virsmām mūsu Saules sistēmā.
Līdzīga situācija ir Plutonā, kur tumsu pastiprina ne tikai ēnas, bet arī ārkārtīgi lielais attālums no Saules. Vājā gaisma nespēj izgaismot dziļās ieplakas, tādēļ tās paliek gandrīz pilnīgi melnas.
Vēl iespaidīgāki piemēri tam, kā gaisma tiek bloķēta, ir blīvie putekļu mākoņi, ko sauc par Boka globulām. Debesīs tie izskatās kā tumši plankumi vai melni “caurumi”, lai gan to fizika ir pavisam citāda nekā īstiem melnajiem caurumiem. Šajās globulās putekļu blīvums ir tik liels, ka tās pilnībā aizsedz aiz tām esošo zvaigžņu gaismu. No Zemes raugoties, tie izskatās kā melni tukšumi zvaigžņotajā fonā.
Viena no slavenākajām šādām vietām ir Bārnards 68, kas atrodas aptuveni 500 gaismas gadu attālumā. Tā patiesi atgādina kosmisku maisu, kas aprij gaismu. Tomēr infrasarkanajā diapazonā tā nav pavisam melna – garāki viļņu garumi spēj vieglāk izlauzties cauri blīvajiem putekļiem, un tad atklājas apslēptā struktūra tās iekšienē.
Tālākā kosmosa bezdibeņi: tumsa, ko rada milzīgi attālumi
NASA kosmiskais aparāts “New Horizons”, kas aizceļojis tālāk par jebkuru citu cilvēka radītu ierīci, ļāvis ielūkoties, cik tumša ir telpa ārpus Saules sistēmas robežām. Šajos tālajos reģionos debesis ir līdz pat desmit reizēm tumšākas nekā Zemes tuvumā. Iemesls nav gaismas avotu trūkums, bet gan tas, ka zonde atrodas “sliktos gaismas apstākļos”, kur zvaigžņu un galaktiku gaisma ierodas tikai ārkārtīgi nelielā daudzumā.
Neskatoties uz to, arī šie dziļumi nav pilnīgi melni. Fonā joprojām ir saskatāms Visuma kopējais spožums, kas nāk no tālajām galaktikām un vielas starpzvaigžņu telpā.
Zinātnieki uzskata, ka arī pati Zeme atrodas it kā Piena Ceļa galaktikā esošā salīdzinoši “tukšā burbulī” – kosmiskā dobumā, kur ir mazāk blīva gāze un putekļi. Šis dabīgais “burbulis” ļauj mums raudzīties ļoti tālu Visumā, jo gaismai ir mazāk šķēršļu. Ja mēs atrastos putekļiem daudz bagātākā reģionā, lielu daļu debess klātu pastāvīgs plīvurs, un astronomijas attīstība, visticamāk, būtu norisinājusies daudz lēnāk.
Tumsa – nevis pretinieks, bet logs Visuma vēsturē
Visuma vistumšāko vietu meklējumi nav tikai ziņkāres apmierināšana. Šie reģioni palīdz izprast, kā veidojas zvaigznes, kā pārvietojas viela kosmosā un kā Visums attīstās miljardiem gadu garumā. Tumsa atklāj struktūras, kas spilgtā fonā būtu apslēptas, un gaismas trūkums sniedz informāciju par procesiem, kas notiek neiedomājami lielos attālumos.
Visumā nav vienas konkrētas vietas, kas nepārprotami būtu pelnījusi “visstumšākās vietas” titulu. Melnuma pakāpe ir atkarīga no tā, kādu gaismas daļu mēs ņemam vērā, kādi fiziskie procesi notiek apkārt un cik tālu objekts atrodas no zvaigznēm. Katrs tumšs nostūris palīdz atminēt nelielu daļu no lielākās mīklas – kāds izskatās Visums tad, kad gaisma zaudē cīņu ar kosmisko bezdibeni.
Fotogrāfijas ir ilustratīvas © Canva.
