La paradoja de Olbers: ¿por qué el cielo nocturno es oscuro?

¿Alguna vez te has preguntado por qué el cielo nocturno es oscuro si hay miles de millones de estrellas en nuestra galaxia? Sí es así, no eres la primera persona en hacerlo. Hace algo menos de doscientos años, ya le pasó la misma pregunta por la cabeza a un astrónomo alemán, aunque por motivos diferentes (no tenían la misma información que tenemos hoy día).

Miles de millones de estrellas y sólo oscuridad

Heinrich Wilhelm Olbers

Heinrich Wilhelm Olbers

A finales del siglo XVIII, el astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Olbers se planteó una pregunta. ¿Por qué el cielo nocturno es oscuro? La lógica, bajo este planteamiento, dice que cada dirección en la que mirásemos debería terminar en la superficie extremadamente brillante de una estrella. Por tanto, el cielo debería ser muy brillante también de noche.

El razonamiento viene a ser el siguiente: en un universo estático, infinitamente viejo y con una cantidad infinita de estrellas distribuidas en un espacio infinito produciría un cielo brillante y no oscuro. Para visualizarlo mejor, si dividimos el universo en capas esféricas concéntricas, con un grosor de 1 año-luz entre sí, habrá una cierta cantidad de estrellas en la capa de 100.000 años luz a 100.001. Sin embargo, si el universo es homogéneo a gran escala, habría cuatro veces más estrellas en la capa entre 200.000 y 200.001 años luz de distancia, que, al estar el doble de lejos, también provocaría que cada estrella brillase con una intensidad cuatro veces menor, por lo que la luz total emitida por ambas capas es la misma.

Siguiendo este hilo de pensamiento, lo que debería pasar es que cada capa de un grosor en particular (1 año-luz, en este caso) debería producir la misma cantidad de luz sin importar a qué distancia esté, y esa luminosidad se sumaría al total, por lo que, con una cantidad infinita de capas, el cielo debería ser muy brillante.

Resolviendo la paradoja

La paradoja de Olbers en acción. Crédito: Usuario "Kmarinas86" de Wikipedia

La paradoja de Olbers en acción.
Crédito: Usuario “Kmarinas86” de Wikipedia

Resolver la paradoja es fácil hoy en día con el conocimiento que tenemos. Pero en aquella época no era tan evidente. Edgar Allan Poe (sí, el poeta) sugirió que el tamaño finito del universo observable es la respuesta a la paradoja. Es decir, como el universo no es infinitamente viejo, si no que tiene una edad (estimada en unos 13.700-13.800 millones de años) y la velocidad de la luz es igualmente finita, sólo se puede observar una cantidad finita de estrellas en cualquier volumen de espacio desde la Tierra (aunque el universo en sí pueda ser infinito, como comentaba en el artículo de ayer). La densidad de estrellas dentro de ese volumen finito es lo suficientemente baja como para que, en cualquier dirección en la que miremos desde la Tierra, sea poco probable que observemos la luz de una estrella.

El bueno de Poe parece que da en el clavo. ¿Verdad? En cierto modo sí, pero no tan elegantemente como nos gustaría. Resulta que si el universo no es infinitamente viejo (que no lo es) nos encontramos con otra paradoja… provocada por el Big Bang. Cuando miramos al cielo estamos mirando al pasado (vemos la luz de objetos que están a años luz de distancia de nosotros), y sabemos que el cielo era mucho más brillante poco después de la formación del cosmos. En cierto momento, tras el Big Bang, el cielo tenía un brillo comparable al de la superficie del Sol debido a la temperatura del Universo en aquella época. Por tanto, si el universo es finito, ya que no podemos observar más allá del Big Bang, lo que deberíamos ver es una reliquia de aquel tiempo, ese brillo.

Edgar Allan Poe

Edgar Allan Poe

¿Cómo resolvemos esta segunda paradoja? Con la expansión del espacio. Ese fenómeno produce que la energía emitida por aquella luz del cosmos primordial sea reducida por el desplazamiento a rojo. Los niveles de radiación tras el Big Bang eran extremos, sin embargo, desplazarlas a rojo quiere decir que su longitud de onda se alarga, y si es suficientemente larga (ahora son 1100 veces más largas que originalmente) dejan de ser visibles y se convierten en ondas de microondas. Dicho de otro modo, en realidad sí está ahí, pero no es visible a nuestros ojos. Impregna todo el universo y es posible que hayas oído hablar alguna vez de ella: es la radiación de fondo de microondas.

Ese mismo desplazamiento al rojo también afecta a las estrellas, quásares y galaxias más lejanas, aunque en menor medida.

En realidad Olbers no fue el primero

Antes de Olbers (que describió esta paradoja en 1823), todo parece indicar que hubo otros astrónomos que también se habían planteado la misma pregunta con anterioridad. De ellos, el más conocido es Johannes Kepler, que en 1610 se hizo la misma pregunta. Para el genial astrónomo germano, era un argumento a favor de que el universo debía ser finito, o que, por lo menos, debía haber una cantidad finita de estrellas.

A lo largo de la historia ha habido muchas paradojas, pero, personalmente, creo que esta es una de las más curiosas. Con toda probabilidad, en algún momento de nuestras vidas (seguramente cuando éramos niños y nos asaltaba la curiosidad por todo lo que nos rodeaba) nos hemos preguntado por qué el cielo es azul de día y negro de noche. La respuesta es sencilla. El cielo es negro porque, aunque hay miles de millones de estrellas y el universo observable es incomprensiblemente grande, no podemos ver la luz de todas ellas, del mismo modo que tampoco podemos ver la energía del origen del Big Bang, que sólo nos llega en forma de radiación de microondas de fondo…

Referencia: Wikipedia

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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3 Respuestas

  1. Aborash dice:

    ¿Y por qué es azul de día?

    El agua, por ejemplo, es del color del fondo donde se encuentre (salvo curiosamente en el mar, que aunque la arena no es azul, el mar sí puede serlo).

    ¿Por qué la luz del día hace que el cielo sea azul?

    • El cielo es azul porque la luz del Sol se dispersa en la atmósfera y es el que tiene la onda más corta, así que domina sobre el resto de colores. El cielo actúa como un prisma gigantesco 🙂 (En realidad la luz del Sol es blanca).

  2. Aborash dice:

    Pero si el cielo es como un prisma, por qué nosotros en el prisma sí vemos el arcoiris, y en el cielo solo el azul? Es el agua el que hace más como prisma, por eso sí se ve el arcoiris al llover, no?

    O es que el prisma del cielo que mencionas es tan gigantesco que por eso se difumina tanto?

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