¿Por qué el cielo nocturno es oscuro?


Karen B. Kwitter, la Profesora de Astronomía Ebenezer Fitch en el Williams College en Williamstown, Massachusetts, dice esto: Imagen: HUBBLE SPACE TELESCOPE EN LA OSCURIDAD. A pesar del hecho de que las estrellas y galaxias en llamas brillan en todo el universo, el espacio es completamente negro, en lugar de estar brillantemente iluminado.

Karen B. Kwitter, la Profesora de Astronomía Ebenezer Fitch en el Williams College en Williamstown, Massachusetts, dice esto:

Imagen: HUBBLE SPACE TELESCOPE

EN LA OSCURIDAD. A pesar del hecho de que las estrellas y galaxias en llamas brillan en todo el universo, el espacio es completamente negro, en lugar de estar brillantemente iluminado. Esta aparente contradicción se conoce como la paradoja de Olbers.

Vemos estrellas a su alrededor, entonces, ¿por qué su luz combinada no se suma para hacer que nuestro cielo nocturno, y el espacio circundante, sea más brillante? El físico alemán Heinrich Wilhelm Olbers puso el mismo rompecabezas de esta manera en 1823: si el universo es infinito en tamaño y las estrellas (o galaxias) se distribuyen a lo largo de este universo infinito, entonces, con toda seguridad, veremos una estrella en cualquier dirección hacia donde miremos. Como resultado, el cielo nocturno debe estar encendido. ¿Por qué no lo es?

De hecho, la respuesta es mucho más profunda de lo que parece. A lo largo de los años ha habido muchos intentos de explicar este rompecabezas, apodado la Paradoja de Olbers. Una versión implicaba polvo entre estrellas y quizás entre galaxias. La idea era que el polvo bloquearía la luz de los objetos lejanos, oscureciendo el cielo. Sin embargo, en realidad, la luz que cae sobre el polvo eventualmente la calentará para que brille tan intensamente como las fuentes originales de la luz.

Otra respuesta propuesta para la paradoja sostenía que el tremendo cambio al rojo de galaxias distantes, el alargamiento de la longitud de onda de la luz que emiten debido a la expansión del universo, movería la luz fuera del rango visible hacia el infrarrojo invisible. Pero si esta explicación fuera cierta, la luz ultravioleta de longitud de onda más corta también se desplazaría al rango visible, lo que no sucede.

La mejor resolución a la Paradoja de Olbers en la actualidad tiene dos partes. Primero, incluso si nuestro universo es infinitamente grande, no es infinitamente viejo. Este punto es crítico porque la luz viaja a una velocidad finita (¡aunque muy rápida!) De unos 300, 000 kilómetros por segundo. Podemos ver algo solo después de que la luz que emite haya tenido tiempo de alcanzarnos. En nuestra experiencia cotidiana, ese retraso es minúsculo: incluso sentada en el balcón de la sala de conciertos, verá que el director de la sinfonía levanta su batuta menos de una millonésima de segundo después de que realmente lo haga.

Sin embargo, cuando las distancias aumentan, también lo hace el tiempo de retardo. Por ejemplo, los astronautas en la Luna experimentan un retraso de 1.5 segundos en sus comunicaciones con el Control de la Misión debido al tiempo que tardan las señales de radio (que son una forma de luz) en viajar de ida y vuelta entre la Tierra y la Luna. La mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que el universo tiene entre 10 y 15 mil millones de años. Y eso significa que la distancia máxima desde la cual podemos recibir la luz es de entre 10 y 15 mil millones de años luz. Entonces, incluso si hay galaxias más distantes, su luz aún no habrá tenido tiempo de alcanzarnos.

La segunda parte de la respuesta se encuentra en el hecho de que las estrellas y las galaxias no tienen una vida infinitamente infinita. Eventualmente, se atenuarán. Veremos este efecto antes en las galaxias cercanas, gracias al menor tiempo de viaje de la luz. La suma de estos efectos es que en ningún momento se cumplen todas las condiciones para crear un cielo brillante. Nunca podemos ver la luz de las estrellas o galaxias a todas las distancias a la vez; o bien la luz de los objetos más distantes aún no nos ha llegado, o si lo ha hecho, entonces habría tenido que pasar tanto tiempo que los objetos cercanos se quemarían y oscurecerían.

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