Columna de Astronomía | La misteriosa oscuridad de la noche

¿Por qué el cielo de la noche es oscuro? La respuesta no es trivial. El cielo de las noches sin luna nos confronta con un espacio que invita a pensar en infinitos. Pero en ese espacio brillan miles de estrellas.

¿Cómo sería el cielo en un universo infinito lleno de estrellas? (Notemos que ya entramos en cosmología).

Imaginemos que el espacio que nos rodea está uniformemente poblado de estrellas idénticas y aislemos mentalmente a las que están a una cierta distancia. Ellas formarán una cáscara esférica en torno a nosotros. Supongamos que en esa cáscara hay N estrellas. Si de cada una nos llega una intensidad de luz X, la intensidad total de esta primera cáscara será NX.

Pensemos ahora en la cáscara esférica que está al doble de distancia. Como la superficie de las esferas crece con el radio al cuadrado en ella habrá 4N estrellas. Pero, al mismo tiempo, como la intensidad de la luz que recibimos decrece con la distancia al cuadrado, de cada estrella nos llegará una intensidad de solo X/4. ¿Cuál será la intensidad total con que nos ilumina esta segunda esfera? Pues, 4N*X/4=NX. En otras palabras, las dos cáscaras brillan con la misma intensidad total, NX. El resultado vale para cáscaras a cualquier distancia y también para estrellas agrupadas en galaxias (en ese caso contaríamos galaxias), o de brillos diferentes (usaríamos promedios).

Entonces, en un universo infinito lleno de estrellas, donde sea que dirijamos la mirada tendremos la superposición del brillo de infinitas esferas tapizadas de estrellas. Como todas las esferas brillarán igual, cada punto del cielo nocturno sería tan brillante como un sol. Ésta es la llamada Paradoja de Olbers. El cielo de la noche es, entonces, un poderoso test cosmológico.

Los filósofos de la Grecia clásica comenzaron una disputa sobre si el universo es finito (aristotélico) o infinito (atomista). El modelo cosmológico atomista lleva a la Paradoja de Olbers en tanto que el aristotélico no. La filosofía debería contestar por qué, 2.000 años de discusión apasionada abarcando a culturas enormemente diversas, ni quienes favorecían ni quienes criticaban el atomismo notaron que su modelo de universo era incompatible con una observación tan trivial.

Edmund Halley fue el primero en plantear la paradoja en 1720, y también el primero en errar su solución. Afirmó que, más allá de cierta distancia, la luz de las estrellas sería tan débil que no podríamos verla ni con los telescopios (se olvidó de sumarlas). En 1744 el astrónomo suizo Jean-Phillipe Loys de Chéseaux la descubrió independientemente y también la resolvió mal. En 1824 Heinrich Olbers, un médico alemán aficionado a la astronomía, leyó a Halley, lo encontró equivocado, y propuso otra solución, también errónea. Al igual que Cheseaux, a quien no había leído, asumió que había algo que absorbía la luz entre las estrellas y nosotros. Esta hipótesis no sirve porque cualquier substancia intermedia se calentará con la energía absorbida y eventualmente brillará tanto como las propias estrellas.

Finalmente, en 1848, el poeta Edgar Allan Poe escribió "Eureka: Un ensayo sobre el universo material y espiritual", en el que afirmó "…podemos comprender los vacíos que encuentran nuestros telescopios… suponiendo que la distancia al fondo invisible es tan grande que ningún rayo ha podido llegar a nosotros desde allí." ¡El tiempo! Allí estaba la respuesta. El universo podía ser infinito en espacio, pero finito en tiempo. El límite a la distancia recorrida por la luz desde el instante inicial es la parte fundamental de la solución a la paradoja, aunque la respuesta moderna incluye también a la expansión cósmica.

La próxima vez que admire el espectáculo del cielo nocturno recuerde: Como Allan Poe escribió antes que nadie, y sin que nadie lo tomara seriamente, el universo tuvo un origen. En algún momento nació. Por eso el cielo es oscuro.