Parece una pregunta infantil. Sin embargo, durante siglos desconcertó a algunos de los mayores científicos de la historia.
Si el universo contiene cientos de miles de millones de galaxias, y cada una alberga cientos de miles de millones de estrellas, ¿por qué la noche no brilla tanto como el Sol?
Sal a un lugar sin contaminación lumínica.
Mira hacia arriba.
Verás miles de estrellas.
Tal vez incluso la Vía Láctea cruzando el cielo.
Ahora piensa en esto.
Solo nuestra galaxia contiene aproximadamente 100.000 a 400.000 millones de estrellas.
Y el universo observable alberga cientos de miles de millones de galaxias.
Con semejante cantidad de estrellas...
¿Por qué la mayor parte del cielo sigue siendo negra?
La pregunta parece sencilla.
Pero su respuesta ayudó a demostrar que el universo tuvo un comienzo.
Y cambió para siempre nuestra forma de entender el cosmos.
La paradoja de Olbers
Este enigma recibe el nombre de Paradoja de Olbers, aunque en realidad comenzó mucho antes del astrónomo alemán Heinrich Olbers.
La idea fue discutida por pensadores como Thomas Digges, Johannes Kepler, Edmond Halley y Jean-Philippe de Chéseaux.
Olbers la popularizó en 1823, razón por la cual terminó asociándose con su nombre.
La pregunta era muy simple.
Si el universo fuera infinito, eterno y estuviera lleno de estrellas distribuidas de manera más o menos uniforme...
¿No debería cualquier dirección hacia la que miráramos terminar encontrando la superficie de una estrella?
Si fuera así, todo el cielo tendría que ser tan brillante como el Sol.
Pero claramente no lo es.
La explicación intuitiva... es incorrecta
La mayoría responde algo parecido a esto:
"Porque las estrellas están demasiado lejos."
Parece lógico.
Cuanto más lejos está una estrella, menos brillante se ve.
Sin embargo, esa explicación no funciona.
Y la razón es puramente matemática.
La trampa de las capas esféricas
Imaginemos que rodeamos la Tierra con una esfera imaginaria llena de estrellas.
Después otra esfera más grande.
Y otra todavía mayor.
Cada estrella individual de las capas lejanas llega mucho más débil.
Su brillo disminuye aproximadamente con el cuadrado de la distancia.
Pero ocurre algo curioso.
Cada capa más grande contiene también muchas más estrellas.
Exactamente en la misma proporción.
Es decir:
- Cada estrella aporta menos luz.
- Pero hay muchas más estrellas.
Ambos efectos se compensan casi perfectamente.
Como consecuencia, cada capa esférica aporta aproximadamente la misma cantidad total de luz.
Y si existieran infinitas capas...
...la cantidad total de luz sería inmensa.
Por eso la distancia, por sí sola, no resuelve la paradoja.
La primera explicación tampoco funcionó
Olbers propuso una solución.
Pensó que enormes nubes de polvo absorbían la luz de las estrellas lejanas.
Durante un tiempo pareció razonable.
Pero tenía un problema.
Si ese polvo absorbiera continuamente la radiación, terminaría calentándose.
Y cualquier objeto caliente vuelve a emitir energía.
Al cabo del tiempo el polvo acabaría brillando tanto como la luz que bloqueaba.
La oscuridad seguiría sin explicarse.
Un escritor encontró la pista correcta
Uno de los episodios más curiosos de esta historia ocurrió en 1848.
No fue un astrónomo quien dio un paso importante.
Fue Edgar Allan Poe.
En su ensayo Eureka, el escritor propuso que quizá las regiones más lejanas del universo estaban tan distantes que su luz simplemente todavía no había tenido tiempo de llegar hasta nosotros.
Era una intuición extraordinariamente adelantada para su época.
Décadas después, la cosmología demostraría que esa idea apuntaba en la dirección correcta.
El universo tuvo un comienzo
Hoy sabemos que el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años.
La luz viaja muy rápido.
Pero no de forma instantánea.
Eso significa que solo podemos observar regiones cuya luz ha tenido tiempo suficiente para alcanzarnos desde el Big Bang.
Más allá existe mucho más universo —posiblemente muchísimo más—, pero esa luz aún no ha llegado.
Ese límite recibe el nombre de horizonte observable.
No es una pared.
No marca el final del universo.
Simplemente señala hasta dónde ha podido viajar la luz desde el origen del cosmos.
El universo también se está expandiendo
La edad finita explica gran parte del problema.
Pero no toda la historia.
En 1929, Edwin Hubble descubrió que el universo se expande.
Eso significa que las galaxias lejanas se alejan unas de otras porque el propio espacio se está expandiendo.
Como consecuencia, la longitud de onda de su luz también se estira.
Este fenómeno se conoce como desplazamiento al rojo cosmológico.
La luz visible emitida por galaxias muy lejanas termina desplazándose hacia el infrarrojo o incluso hacia las microondas.
Nuestros ojos ya no pueden verla.
Así, además de recibir menos luz porque el universo tiene una edad finita, parte de esa radiación deja de pertenecer al espectro visible.
El cielo sí brilla... pero no como imaginas
En 1964 ocurrió otro descubrimiento extraordinario.
Los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson detectaron un ruido de fondo que parecía llegar de todas las direcciones.
Habían encontrado el Fondo Cósmico de Microondas.
Es la radiación emitida cuando el universo tenía apenas 380.000 años.
Desde entonces, la expansión del cosmos ha estirado esas ondas hasta convertirlas en microondas.
Por eso nuestros ojos perciben el cielo como oscuro.
Pero si pudiéramos ver microondas en lugar de luz visible...
La noche aparecería iluminada por un resplandor casi perfectamente uniforme con una temperatura de unos 2,73 kelvin.
Incluso las estrellas tienen un tiempo limitado
Existe otro detalle importante.
Las estrellas no brillan para siempre.
Nacen.
Evolucionan.
Y finalmente dejan de producir energía.
El astrofísico Edward Harrison mostró que incluso en un universo estático, la vida finita de las estrellas también contribuye a que nunca exista suficiente radiación simultánea para inundar completamente el cielo de luz.
Hoy se considera que la edad finita del universo y de las propias estrellas desempeñan el papel principal, mientras que la expansión cosmológica refuerza ese efecto desplazando parte de la radiación fuera del rango visible.
Las observaciones más recientes siguen confirmándolo
Las respuestas propuestas hace décadas continúan siendo verificadas con nuevas observaciones.
La sonda New Horizons, situada mucho más allá de Plutón, ha medido el fondo óptico del universo evitando gran parte de la contaminación lumínica producida por el polvo del Sistema Solar.
Sus resultados indican que el cielo profundo es incluso más oscuro de lo que sugerían algunas hipótesis anteriores.
Al mismo tiempo, el Telescopio Espacial James Webb ha observado algunas de las galaxias más antiguas conocidas, cuya luz llega hasta nosotros extremadamente desplazada hacia el infrarrojo, exactamente como predicen los modelos cosmológicos modernos.
La oscuridad de la noche es una pista sobre el origen del universo
Cuando miramos el cielo nocturno solemos pensar que simplemente estamos viendo la ausencia de luz.
En realidad, estamos contemplando una de las mayores evidencias de la historia del universo.
Si el cosmos hubiera existido desde siempre en un estado inmutable, el cielo sería completamente brillante.
El hecho de que la noche sea oscura nos revela algo mucho más profundo.
- Que el universo tuvo un comienzo.
- Que la luz necesita tiempo para viajar.
- Que el espacio continúa expandiéndose.
- Y que nuestros ojos solo pueden contemplar una pequeña parte de toda la historia cósmica.
Quizá por eso una pregunta que parece propia de un niño terminó convirtiéndose en uno de los argumentos más poderosos de la cosmología moderna.