04 agosto, 2010

La paradoja de Olbers: ¿Por qué la noche es negra?

La paradoja de Olbers: ¿Por qué la noche es negra?: "
En principio, no parece haber nada sorprendente en el color negro de la noche. La Tierra gira sobre sí misma, de tal modo que parte de la Tierra se mantiene alumbrada por el Sol, mientras que otra parte se mantiene ‘a oscuras’. A priori esto puede parecer una respuesta acertada, pero es algo que se queda demasiado corto. El universo no se acaba en el Sol, y la cantidad de estrellas adicionales que nos acompaña en el universo se estima en la nada despreciable cifra de 3,2×10^22 estrellas.

Plantearse la oscuridad de la noche, pese a la aparentemente obvia pregunta, es algo que tiene nombre propio en la literatura científica, conociéndose como “La Paradoja de Olbers”. Heinrich Wilhelm Olbers era un médico alemán que dedicaba sus noches al estudio del espacio. En 1820, abandonó la práctica de la medicina para dedicarse el resto de su vida a intentar encontrar una solución a un problema que le llevaba años atormentando. Para Olbers era obvio suponer que en el universo existían un número incontable de estrellas (algo en lo que no estaba muy desencaminado), y eso se convertía en su problema.


I: Heinrich Wilhelm Olbers

A través de la inmensidad de estrellas se puede mirar tan poco como a través de un denso bosque. Cuando nos hayamos sumidos en el interior de un bosque, miremos hacia donde miremos nuestra vista se termina topando con un tronco de árbol, y por lo tanto, toda mirada al cielo debería acabar encontrándose con una estrella luciente en un momento dado. Con estos hechos sobre la mesa, el cielo de la noche no deberíamos verlo negro, sino más bien blanco a causa de esa inmensidad de estrellas existentes. Pero pese a que los datos de Olbers no eran falsos, el ser humano no ve el cielo por la noche blanco, y es un hecho que la propia experiencia nos muestra noche tras noche.

La aparente sencillez de la propia pregunta, es la principal causa por la que esta paradoja se mantuvo informulada durante tantos años. Primero fue mucho más interesante resolver otras preguntas reales, como la verdadera naturaleza de las estrellas, sus brillos o su continuo parpadeo. Todas estas preguntas fueron difíciles problemas a los que se enfrentó la ciencia, y poco a poco se fueron respondiendo satisfactoriamente, dejando de un lado la gran incógnita de la oscuridad de la noche.

Se puede pensar que la razón para que esta pregunta no quedase resuelta hace décadas (o siglos) es en realidad el hecho de que no se podía saber con exactitud el número real de estrellas existentes, pero el no conocer el número de estrellas no permite que la pregunta que nos planteamos quede saldada con la sencillez de la ausencia del Sol.

A lo largo de los años fueron muchos los que ofrecieron respuestas, fundamentalmente en el ámbito filosófico, tales como Blumenberg o Kant, pero sorprendentemente el primero que dio una respuesta cercana a la realidad fue Edgar Allan Poe en 1848 en un discurso en la Society Library de Nueva York, donde hacia el final dijo:

Si hubiera una serie infinita de estrellas, el trasfondo del cielo nos ofrecería una claridad uniforme, tal y como ocurre en la Vía Láctea, pues no habría entonces en todo ese fondo un solo punto en que no hubiera una estrella. En tales circunstancias, el único esquema con que entender el vacío que nuestros telescopios hallan en incontables direcciones, tendría que suponer que la lejanía del fondo invisible es tan gigantesca que aún no ha habido radiación luminosa alguna en disposición de alcanzarnos.

Poe ponía en juego los modernos conceptos de la velocidad de la luz y la edad de las estrellas para dar una solución a la Paradoja de Olbers que se salía de todos los caminos conocidos hasta entonces. Este camino quedaría mucho más aclarado por Alexander von Humboldt al enunciar la teoría de que toda mirada al espacio, también es una mirada al tiempo, nosotros al mirar las estrellas en la noche, no las estamos viendo tal y como son ahora, sino tal y como eran cuando la luz que llega a nuestros ojos salió de aquellas estrellas.

Con la enunciación detallada de la teoría de la relatividad por Einstein a comienzos del siglo XX, y la consecuente idea del surgimiento del universo tal y como está descrito en la teoría del Big Bang, nuevas conclusiones que acotan la solución de la paradoja de Olbers.


II: Representación de nuestra visión del universo

La imagen de arriba representa el universo tal y como lo vería un observador situado en la esquina inferior izquierda. Éste observador está mirando a la vez al universo y a su pasado. En el eje vertical se puede leer la distancia (en miles de millones de años luz) y en la horizontal la edad que tenía el universo (en miles de millones de años) cuando se emitió el fotón que hoy nos llega. El observador, podría parecer encontrarse en el centro del universo, pero únicamente estaría en el centro de su horizonte.

La línea divisoria que encontramos en el punto B, es cuando nuestra vista se encuentra con un punto del universo en el tiempo en el que aún era impenetrable a la luz. La materia, tal y como la concebimos hoy, no existía después del Big Bang, ya que la temperatura era demasiado elevada para ello. Aunque protones y electrones intentaban unirse, la luz continuamente la atravesaba separándolos. Sólo cuando el universo se hubo enfriado hasta los 3.000 K, los átomos se mantuvieron unidos y la luz pudo comenzar a pasar.

Por ello, cuando se hace de noche, vemos de fondo el universo en el momento en que aún era opaco. Y con esto parecería que la paradoja de Olbers quedaría resuelta, pero aún queda un punto más que aclarar. Aún antes de la existencia de materia, la gran temperatura tendría que hacer ‘arder’ emitiendo una luz, que a día de hoy la vemos totalmente negra.

La respuesta a esta última cuestión es la expansión del universo. Según esta teoría la materia se mueve alejándose de nosotros, lo cual hace que la luz que nos llega se haya vuelto de una longitud de onda larga. Esto, hace que nuestros ojos no puedan verla, pero sí que pueda ser detectada por otros instrumentos físicos, que la identifican como la famosa radiación cósmica de fondo. Así que, tal y como dijo Rudolf Kippenhahn:

Que oscurezca de noche nos indica que no hay estrellas desde siempre y que el universo se expande. Es asombroso que, para tal observación, que nos conduce directamente a semejante propiedad fundamental del universo, no se precisen telescopios gigantes ni estaciones orbitales. Nos basta mirar por la ventana.

Fuentes y más información:

- “El gato de Schrödinger en el árbol de Mandelbrot” de Ernst Peter Fischer

- La NASA estudiará los primeros momentos del universo

- Olbers a jeho vesta

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