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La paradoja de Olbers

La paradoja de Olbers es la contradicción aparente que existe entre que el cielo nocturno sea negro y que el Universo sea infinito. Si lo es, cada línea de visión desde la Tierra debería terminar en una estrella. Por tanto, el cielo debería ser completamente brillante.

paradojaOlbers
Universo infinito, cielo brillante

Pero los astrónomos saben que durante la noche el cielo que hay entre las estrellas es negro. Una paradoja ocurre cuando se llega a dos resultados opuestos utilizando dos métodos de razonamiento en apariencia válidos. La paradoja de Olbers recibe el nombre del físico y astrónomo alemán Wilhelm Olbers, que escribió sobre la paradoja en la década de 1820.

La paradoja existente entre una noche oscura y un universo infinito se conocía antes de que fuera discutida por Olbers. A principios del siglo XVII, el astrónomo alemán Johannes Kepler utilizó la paradoja para respaldar la idea de que el Universo es infinito. En 1715, el astrónomo británico Edmund Halley identificó en el cielo algunas zonas brillantes y propuso que el cielo no brilla uniformemente durante la noche porque, aunque el Universo es infinito, las estrellas no están distribuidas de manera uniforme.

El astrónomo suizo Jean-Philippe Loys de Chéseaux comenzó a estudiar la paradoja basándose en el trabajo de Halley. Al final de un libro que trataba del brillante cometa que estudió en 1743, Chéseaux discutió la paradoja de forma explícita. Sugirió que o bien la esfera de las estrellas no era infinita o bien la intensidad de la luz disminuía rápidamente con la distancia, quizás debido a cierto material absorbente presente en el espacio.



En 1823 Olbers planteó la solución de que el cielo era oscuro de noche porque algo en el espacio bloqueaba la mayor parte de la luz estelar que debía llegar a la Tierra. Los científicos actuales se han dado cuenta de que la solución de Olbers no funcionaría, ya que la materia en el espacio que bloqueara la luz se calentaría con el tiempo y, finalmente, radiaría con tanto brillo como las estrellas. Las traducciones de los artículos de Olbers al inglés y al francés hicieron que su trabajo fuera bastante conocido. Durante los cien años siguientes la paradoja no fue discutida.

En 1948, el astrónomo británico Hermann Bondi se refirió a la paradoja de Olbers como una parte de la teoría del estado estacionario. La solución de Bondi era que la expansión del Universo provocaba que la luz percibida desde la lejanía fuera rojiza y, por tanto, con menor energía en cada fotón o partícula de luz. Esta solución es igualmente válida para la teoría del Big Bang.

En la década de 1960, el astrónomo estadounidense Edward Harrison llegó al entendimiento y solución actuales de la paradoja de Olbers. Harrison mostró que el cielo es oscuro de noche porque nosotros no vemos las estrellas que están infinitamente lejos. La solución de Harrison depende de que el Universo tenga una edad infinita. Dado que la luz tarda cierto tiempo en alcanzar la Tierra, mirar lejos en el espacio es como mirar en el pasado. Cada línea de visión desde la Tierra no termina en una estrella porque la luz de las estrellas más lejanas que se necesitan para crear la paradoja de Olbers todavía no ha alcanzado la Tierra.

Durante el tiempo de existencia del Universo, las estrellas no han emitido energía suficiente para hacer que el cielo nocturno brille. El efecto del desplazamiento hacia el rojo, por el que la energía de las estrellas más lejanas disminuye, es un efecto menor en este modelo.

Sobre el tema, veamos el siguiente texto:

La paradoja de Olbers, o cuando la noche es de día

Profesor Joaquín Pérez Bonome

Hoy tenemos una noción bastante clara de cómo es el Universo, pero en la fecha en que Olbers (1758–1840) hizo sus observaciones astronómicas se le asignaban al Cosmos tres características que dieron lugar a una paradoja:

  • era estático,
  • inmutable,
  • era infinito
  • estaba lleno de estrellas de luminosidad similar y distribuidas de manera uniforme.

Olbers pensó de la siguiente manera: en una esfera de radio r , centrada en la Tierra, hay una cierta cantidad de estrellas distribuidas en todas direcciones. Cada una de ellas emite un haz de luz que llega a la Tierra con una cierta brillantez. La Tierra recibe de esa esfera la suma de lo que aportan todas las estrellas en ese volumen.

Si se toma una corteza esférica de espesor también r, situada sobre la primera, la luz emitida por cada estrella llega a la Tierra con un cuarto de su intensidad debido a una mayor distancia, pero el volumen de esta corteza contiene cuatro veces la cantidad de estrellas. Por lo tanto, la brillantez que aporta esta corteza es similar a la primera.

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En un universo infinito hay una infinita cantidad de cortezas esféricas superpuestas de espesor r. Si cada una aporta una cantidad análoga de luz, entonces la suma infinita produce una brillantez infinita. Cuando menos, al decir de algunos cosmólogos, el equivalente a unos 100 000 soles. Dicho de otro modo, cada línea de visión, tropezaría tarde o temprano con un sol como el nuestro. La paradoja, claro está, es que se trata de una noche soleadísima.

Ahora, ¿cómo se resuelve la paradoja? Olbers intentó justificarla asumiendo la existencia de un medio interestelar constituido de polvo y/o gases que absorbe la energía luminosa que recibe. Pero esto no resuelve el problema. Se sabe que las partículas absorben energía hasta un punto más allá del cual emiten tanta como la que reciben. Por lo tanto, si no recibimos la luz de las estrellas, recibimos la luz emitida por estas partículas.

Otra posible explicación fue aquella de que las estrellas más cercanas debían ocultar la luz de las más distantes. Pero esto tampoco lo justifica. Independientemente de que haya unas estrellas detrás de otras, la hipótesis de distribución uniforme (en ese momento no había razón para pensar en un lugar más privilegiado, más lleno de estrellas que otro) permite la existencia de estrellas "al lado". Dicho en lenguaje formal, las estrellas son "densas" en la esfera celeste.

Sólo después de que Vesto Slipher, Hubble y otros descubrieron, en la segunda década de este siglo, que el Universo estaba en expansión, es que pudo darse una explicación satisfactoria a la paradoja.

Uno de los efectos de la expansión del Universo es el desplazamiento al rojo ("redshift") de todas las longitudes de onda. Eso quiere decir, entre otras cosas, que hay una pérdida de energía con la distancia; o sea, que hay una pérdida "extra" en la brillantez proporcional al 1 / r . Cuanto más distante, menos brillante todavía de lo que era en un universo estático.

Pero lo que en realidad resuelve la paradoja es la misma expansión. Si el Universo se expande es que no es infinito. No lo es ni en el espacio ni en el tiempo, por lo tanto no podrían considerarse sino un número finito de cortezas esféricas. La finitud es la clave. Es cierto que todas las cortezas juntas aportan brillantez, pero sólo en la cantidad suficiente como para dejar la noche como es... de noche.

Fuentes Internet:

http://www.portalciencia.net/astroart3.html

http://www.geocities.com/saprinc/Articulos_observacion/paradoja.html

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