EL UNIVERSO OSCURO

Cuando nos planteamos cuestiones sobre la historia o la estructura a gran escala del universo, casi siempre surgen argumentos que resultan  de difícil comprensión,ya sea en temas observacionales o en temas puramente teóricos.En esta entrada tratare sobre un aspecto de la cosmologia que todo el mundo es capaz de apreciar en su día a día. Puede parecer banal, pero  obligo a muchos pensadores a calentarse la “sesera” durante varios siglos,el tema es;¿por qué el universo es oscuro?

Remontándonos en la historia, parece ser que fue Johannes Kepler el primero en plantearse esta pregunta. Kepler tenia una visión finita y limitada del universo. Creía que el limite del universo estaba en la distancia que nos separa de  las estrellas fijas,y le calculo un radio de 60 millones de radios terrestres.Otros científicos y pensadores de la época ,como Giordano Bruno o Galileo,tenían visiones diferentes,y consideraban la opción de que el universo fuera infinito y que las estrellas fueran soles lejanos. Kepler ,despues de leer a Giordano y a Galileo,comenzó a reflexionar sobre esta cuestión y en su libro Dissertatio cum Nuncio Sidereo afirmo que era difícil sostener la idea de un universo infinito,porque según el, si así fuera “la bóveda celeste debería ser tan luminosa como el Sol”.Tenemos pues la primera referencia a la cuestión de la oscuridad del cielo nocturno.

Johannes Kepler

Johannes Kepler

En pocas palabras la idea de Kepler era la siguiente;si es cierto que el universo es infinito,también estaremos rodeados de infinitas estrellas,hacia donde miremos veremos siempre una estrella, y es por eso que , !deberíamos recibir una cantidad infinita de luz¡.Como esto no es así, Kepler sacaba la conclusión de que el universo debía de ser finito y limitado en el espacio.

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¿Por que no vemos el cielo así?

Con la llegada del genial Isaac Newton y sus teorías,se consolido la idea de un universo infinito y homogeno,esta visión del cosmos no ayudaba a resolver la cuestión planteada por Kepler,si no al contrario,en el modelo cosmologico de Newton el universo tendría que brillar como el propio Sol.

El 1720 el astrónomo Edmond Hallley se ocupo del problema y planteo que,las objeciones de Kepler a un universo infinito, podían superarse suponiendo que la luz de las estrellas distantes fuera demasiado débil para ser vista desde la Tierra. Parece lógico,pero Halley estaba equivocado en su planteamiento,el hecho de que un  número determinado de estrellas sean muy débiles,no significa que las infinitas estrellas que se plantean en el problema,no puedan realizar una contribución enorme a la luz recibida.

Otro astrónomo de la época que se preocupo por resolver  “la paradoja del cielo oscuro”( así  se la llamo entonces) fue, Jean-Philippe Loys de Cheseaux. En 1744 creyó haber dado con el razonamiento correcto que resolvía la paradoja,según Chaseux, era el gas interestelar, que poblaba el espacio en grandes cantidades ,el que podía absorber la radiación  de las estrellas lejanas y así atenuar su brillo,oscureciendo el firmamento.Pero,como en el caso de Halley,su planteamiento era erróneo,pues pasaba por alto el hecho de que  el gas interestelar,expuesto en todas direcciones a la radiación de las estrellas,se calentaría hasta alcanzar la temperatura de una estrella y,por lo tanto,habría irradiado a su vez gran cantidad de luz,dando lugar a una noche esplendorosamente iluminada.

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Heinrich Olbers

La paradoja del cielo oscuro es conocida, y nombrada con frecuencia, como la “paradoja de Olbers“.Esto se debe a que fue el astrónomo alemán Heinrich Olbers quien más se preocupo y estudio el problema de la oscuridad del cielo nocturno,llegándose a convertir en una verdadera obsesión. Olbers replanteo la paradoja,en pocas palabras dice así: si el universo tiene una extensión infinita y esta ocupado de manera uniforme por estrellas fijas con luminosidades constantes,entonces desde la tierra, miremos donde miremos ,siempre encontraremos una estrella,lo que supone que la bóveda celeste nocturna debería resplandecer con una luminosidad superficial igual a la del Sol.Haciendo una analogía comprensible,es algo parecido a estar inmerso en un frondoso bosque repleto de arboles por todos lados,da igual donde estemos y donde miremos,siempre veremos un árbol.

Por desgracia Cheseaux no pudo dar con la solución correcta,le falto incorporar a sus teorías un par de premisas importantes,que entonces eran desconocidas: la expansión del universo y su edad.Por sorprendente que parezca,la primera explicación correcta a esta cuestión la ofreció el gran literato estadounidense Edgar Allan Poe.Es curioso verdad, pero Poe en una obra de carácter seudo-filosófico llamada Eureka escribió:

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.

La propuesta de Poe fue admitida por los científicos poco después de publicarla y viene a decir que aunque el universo sea infinito en el espacio, no lo es en su edad.Las estrellas más lejanas no son observables porque la luz procedente de ellas no ha tenido tiempo de alcanzarnos desde la época de su formación hasta ahora.

Hoy en día para explicar la paradoja de Olbers ya no se habla de estrellas infinitas sino de galaxias infinitas.Con el descubrimiento ,en los años 50 ,por parte de Edwin Hubble de la expansión el universo, se añadió una causa más a la explicación del problema.Por tanto tenemos dos aspectos a tener en cuenta a la hora de explicar la paradoja del cielo oscuro,por un lado la edad del universo y por otro la expansión del universo.

La edad del universo se estima hoy entre 10.000 y 15.000 millones de años.Cuando observamos las galaxias mas lejanas,en realidad estamos mirando hacia atrás en el tiempo,estamos viendo las galaxias como eran hace millones de años,ya que su luz tarda en llegar a nosotros tantos años como años luz esta de alejada.La galaxia más lejana que se conoce esta a 13.800 años luz. Así pues,podemos decir que a nuestro alrededor se extiende una esfera de unos 15.000 millones de años luz de radio,más allá de la cual las galaxias que puedan existir no las podemos ver,todas las fuentes más lejana que esta distancia  son invisibles.El hecho importante para resolver la paradoja es que esta esfera,por ser finita,contiene un numero finito de galaxias y,por lo tanto,a diferencia de lo que decía Olbers,no es posible observar más y más lejos en busca de fuentes luminosas.En la porción del universo que podemos observar,la distribución de las galaxias es tan amplia que la mayor parte de las posibles lineas de visión no se encontraran con ninguna galaxia;por esta razón,el cielo nocturno es oscuro.

La ley de Hubble nos dice que la velocidad con la que se alejan las galaxias es proporcional su distancia,es decir cuanto más lejos esta una galaxia mayor es la velocidad con la que se aleja de nosotros.Este fenómeno es la causa de que la radiación procedente de las galaxias distantes sufra un desplazamiento hacia la zona de longitudes de onda mas largas,lo que se llama corrimiento hacia el rojo, producido por el efecto Doppler. La energía de los fotones es inversamente proporcional a su longitud de onda,los fotones rojos son menos energéticos que los azules.La luz procedente de las galaxias distantes nos llega con longitudes de onda desplazadas hacia el rojo y con la energía de cada uno de sus fotones proporcionalmente reducida.La consecuencia es la disminución de la intensidad de la luz de las galaxias lejanas y,por lo tanto,la oscuridad del firmamento nocturno.

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Efecto Doppler. Corrimiento hacia el rojo

La próxima vez que nos encontremos en la oscuridad de la noche,contemplando el firmamento negro y estrellado, en buena compañía,ya podremos contar una “bonita” historia.¿Sabes por que la noche es oscura?……………..

 

 

 

 

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