以下文章經 The Conversation 許可轉載，The Conversation 是一家報道最新研究進展的線上出版物。
人們長期以來一直在問，為什麼太空即使充滿了星星仍然是黑暗的，以至於這個問題有了一個專門的名稱—— 奧伯斯悖論。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續釋出關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的報道。
天文學家估計，在可觀測宇宙中大約有 2000億萬億顆恆星。其中許多恆星和我們的太陽一樣明亮，甚至更亮。那麼，為什麼太空沒有充滿耀眼的光芒呢？
我是一名天文學家，研究恆星和行星——包括我們太陽系以外的恆星和行星——以及它們在太空中的運動。對遙遠恆星和行星的研究有助於像我這樣的 天文學家 理解為什麼太空如此黑暗。
您可能會猜測這是因為宇宙中的許多恆星離地球非常遙遠。當然，恆星離我們越遠，看起來就越暗—— 一顆距離遠10倍的恆星看起來暗淡100倍 。但事實證明，這並不是全部答案。
想象一個氣泡
假設一下，宇宙非常古老，以至於即使是最遙遠恆星的光線也有時間到達地球。在這種假想的情況下，宇宙中的所有恆星都完全靜止不動。
想象一個以地球為中心的大氣泡。如果這個氣泡直徑約為 10 光年 ，它將包含大約 十幾顆恆星 。當然，在幾光年之外，其中許多恆星從地球上看會非常暗淡。
如果您不斷擴大氣泡，直徑擴大到 1000 光年，然後擴大到 100 萬光年，再到 10 億光年，氣泡中最遙遠的恆星將看起來更加微弱。但是，在越來越大的氣泡內部，也會有越來越多的恆星，它們都在貢獻光線。即使最遙遠的恆星看起來越來越暗淡，但它們的數量會更多，整個夜空應該看起來非常明亮。
看來我又回到了起點，但實際上我離答案更近了一點。
年齡很重要
在假想的氣泡圖中，我讓您想象恆星是不動的，並且宇宙非常古老。但宇宙只有大約 130億年 的歷史。
即使這在人類的時間尺度上已經是非常長的時間，但在天文時間尺度上卻很短。短到足以讓來自距離地球超過約 130 億光年的恆星的光線實際上尚未到達地球。因此，地球周圍包含我們能看到的所有恆星的實際氣泡只延伸到離地球約 130 億光年 的距離。
氣泡中沒有足夠的恆星來填滿每一條視線。當然，如果您朝天空的某些方向看，您可以看到星星。如果您朝天空的其他部分看，您就看不到任何星星。那是因為，在那些黑暗的地方，可能阻擋您視線的恆星離地球太遠，它們的光線尚未到達地球。隨著時間的推移，來自這些越來越遙遠恆星的光線將有時間到達我們這裡。
多普勒頻移
您可能會問，夜空最終是否會完全亮起來。但這讓我回到了我告訴您想象的另一件事：所有恆星都不在移動。宇宙實際上正在膨脹，最遙遠的星系正以接近光速的速度遠離地球。
由於星系移動得如此之快，來自它們恆星的光線被推移到人眼無法看到的顏色。這種效應被稱為 多普勒頻移 。因此，即使光線有足夠的時間到達您這裡，您仍然無法用肉眼看到來自最遙遠恆星的光。而且夜空不會完全被照亮。
如果您等待更長的時間，最終恆星都會燃盡——像太陽這樣的恆星壽命只有大約 100 億年。天文學家推測，在遙遠的未來——一千萬億年後——宇宙將變得黑暗， 只剩下像白矮星和黑洞這樣的恆星殘骸 。
即使我們的夜空沒有完全被星星填滿，我們仍然生活在宇宙生命中一個非常特殊的時期，我們很幸運能夠欣賞到豐富而複雜的夜空，它充滿了光明與黑暗。
本文最初發表於 The Conversation 。閱讀 原始文章 。