Porque está oscuro en la noche

La respuesta puede parecer obvia, mas la pregunta no está estrictamente relacionada a nuestro ciclo de día y noche; esta es una pregunta más compleja, profundamente interconectada con la historia y evolución de nuestro cosmos.

Ciertamente, si hiciéramos esta pregunta a cualquier persona, probablemente su respuesta sería algo como “¡duh! pues porque el sol está del otro lado del planeta tontuelo.”; más, aun cuando la respuesta sea correcta, (aunque un poco ruda). Esta solo explica nuestra percepción del ciclo de día y noche en la tierra, más en esencia no contesta la pregunta de porque en la noche no hay más luz; solamente la que recibimos de las estrellas y temporalmente de la luna, al reflejar la luz del sol. En mayor detalle, porque si la cantidad de estrellas es tan grande, con un estimado de Mil trillones, o expresado numéricamente: 1,000,000,000,000,000,000,000; lo que significa que hay más estrellas en el universo que granos de arena en todas las playas de planeta (Si, esto es un hecho interesante, pues se estima que la tierra tiene un total de 7.5 trillones de granos de arena). Entonces, ¿Porque con esa inmensa cantidad de estrellas, no estamos inundados con la luz proveniente de todas ellas?

Paradoja de Olber - wikipedia.org

Paradoja de Olber – wikipedia.org

La paradoja de Olbers

También llamada la “paradoja del cielo oscuro de la noche”, es el argumento que el Astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Olbers propuso sobre de este dilema en el siglo dieciocho; que basado en el conocimiento de la época sobre cómo estaba constituido el universo, que se consideraba estático, infinito, homogéneo y con un número infinito de estrellas. Su suposición era que la luz de todas estas estrellas debería cubrir cada punto en el firmamento, y el acumulado de esta iluminación estelar no dejaría ningún espacio sin luz en el firmamento; en un espacio totalmente abrazado en luz proveniente de las estrellas.

Ley del cuadrado inverso – Wikipedia.org

En este fenómeno, se consideró también la ley del cuadrado inverso (concepto visitado en este artículo); más en este caso, para estimar la luminosidad proveniente de estrellas a diferentes distancias. Se puede considerar que a una distancia cercana  a nosotros en la Tierra, el número de estrellas sería relativamente bajo, pero la luminosidad de estas seria mayor que la de estrellas a mayores distancias. Por el contrario, a mayor distancia, la cantidad de estrellas se multiplica, y aun cuando la luminosidad de estas disminuya, dada su distancia; al provenir de una cantidad mayor, la intensidad de luz sería la misma a la del acumulado de las estrellas cercanas. Si consideramos el acumulado, cada “capa” de estrellas aumenta la luminosidad, y si el universo es infinito como se consideraba en ese entonces, este tendría un numero infinito de capas, y por ende, una inmensa cantidad de luz. Mas es obvio que este no es el caso; y el cielo no esta cubierto con luz de estrellas, especialmente evidente en las noches.

Esta pregunta se mantuvo sin respuesta por siglos, siendo propuesta por astrónomos como Johanes Kepler y Edmond Halley, y finalmente atribuida a Olbert. Fue hasta inicios del siglo XX, con los trabajos de Einstein y su Teoría General de la relatividad, y de los descubrimientos de Edwin Hubble, que finalmente se tuvo una respuesta.

 

 ¿porque está oscuro en las noches?

Las teorías de Einstein se complementan con el trabajo del matemático James Clerk Maxwell, quien estableció que la velocidad de la luz es finita y constante. Adicional a este hecho, Einstein con su teoría especial de la relatividad demostró como la velocidad de la luz viaja a la misma velocidad para cualquier “observador”, sin importar la velocidad con que este se mueva, y concluyó que la simultaneidad de eventos es relativa. Esto es, sin importar el estado de reposo o movimiento relativo de un objeto, la velocidad de la luz permanece constante. Y con la definición de su teoría general de la relatividad, concluyó algo mucho más intrigante. Las ecuaciones de esta teoría demostraban que el universo no era estático, sino un universo que estaba en expansión, creciendo de forma constate. Esto se oponía a la aun prevalente conceptualización de un universo estático, y esta fue la razón por la que Einstein agrego la “constante cosmológica” en sus ecuaciones para contrarrestar este efecto y mantener el estado de un universo estático.

 

 Universo en expansión

Fue entre los años de 1920 y 1930 cuando Hubble efectuó sus mayores descubrimientos, primeramente, identificando que las denominadas nébulas, eran de hecho Galaxias a distancias extremas, cambiando la imagen de que tan grande es el universo; y su aún más importante descubrimiento de como el universo está en expansión, expandiéndose de forma continua. Lo cual confirma la propuesta inicial de Einstein, haciendo evidente que el ajuste de la constante cosmológica no era requerido; a lo cual Einstein denominó su mayor torpeza (“Einstein’s biggest blunder”).

 

 Y entonces, ¿porque el cielo está oscuro en las noches?

Finalmente, la respuesta. Si el universo está en expansión, y la luz viaja a una velocidad finita de 300 mil kilómetros por segundo, esto explica que la idea de una luminosidad que se incrementa con el acumulado de estrellas tanto cercanas como lejanas es incorrecta. La luz que nos puede alcanzar es solamente la que ha tenido el tiempo suficiente para recorrer la distancia que nos separa desde su estrella original. Y en muchos casos, por ejemplo, estrellas jóvenes ubicadas a una distancia muy grande, la luz no ha tenido suficiente tiempo para recorrer la distancia hasta la Tierra. Además de esto, con el universo en expansión, la luz de fuentes más distantes debe viajar aún más, y esta distancia siempre está aumentando. Esto no significa que la estrella de donde proviene esta luz se está alejando; es solo que, debido a la expansión del universo, más espacio se genera constantemente entre la fuente de luz y nosotros.

Otro resultado importante de los trabajos de Einstein y Hubble es que, al analizar la expansión del universo se puede concluir que, si “revertimos el tiempo” hay un momento en que todo el cosmos estaba contenido en un punto de origen; lo que se denominó como el Big Bang, o el “origen del universo”. ¿Y hace cuánto tiempo ocurrió este evento? Los estimados actuales sitúan el Big Bang como un evento que ocurrió hace trece mil ochocientos millones de años; ciertamente menos que el infinito, como se consideraba en el universo estático, donde la luz tendría el tiempo para viajar hasta nosotros sin importar su distancia. Esto significa que la luz mas distante que podemos observar es la del origen del universo, la radiación de de microondas de fondo. La foto del Universo en su infancia.

Radiación de de microondas de fondo - Wikipedia.org

Radiación de de microondas de fondo – Wikipedia.org

Aunque esta es una sobre-simplificación de este fenómeno; son estas condiciones las que prueban que, la luz está limitada en su movimiento tanto por la distancia como por el tiempo, para que la luz viaje hasta nosotros; y por ende no toda la luz de las estrellas puede alcanzarnos, dándonos así la oportunidad de disfrutar de las noches oscuras.

Regards, Alex. – ScienceKindle.

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