¿Por qué el espacio es oscuro?

¿Por qué el cielo de las noches es negro si hay infinitas estrellas que lo iluminarían como si fuera de día?

Dicha pregunta se la han hecho astrónomos de la calidad de Halley, Chéseaux y Kepler, pero sin hallar una respuesta que les satisfaga. Cualquiera ve que en la noche el cielo que hay entre los titilantes astros es oscuro, hecho que al parecer contraría que el Universo no tenga fin. Si lo es, en todas las direcciones que observemos desde nuestro planeta al menos debería de haber una estrella, y el espacio nocturno tendría que ser totalmente brillante. Como se vio antes, una paradoja es producida cuando –usando un par de métodos de razonamiento válidos en apariencia- se alcanza dos resultados opuestos. Así que la Paradoja de Olbers ha recibido el nombre del astrónomo y físico de nacionalidad alemana Heinrich Wilhelm Olbers, que ha escrito acerca del tema en el año 1823.

Sin embargo, no ha sido Olbers el primero que notó la contradicción que hay entre una oscura noche y un universo infinito. A comienzos del siglo XVII, el científico alemán Johannes Kepler usó la paradoja para el respaldo de algunas de sus teorías. Luego, en 1715, Edmund Halley, el famoso astrónomo inglés, ha encontrado ciertas zonas esencialmente brillantes y ha propuesto que el cielo no brilla de forma pareja durante las noches ya que –pese a que el Universo sea infinito- las estrellas no están distribuidas uniformemente. Jean-Philippe Loys de Chéseaux, un astrónomo de Suiza, empezó el estudio de la paradoja apoyándose en el trabajo precedente de Halley. Chéseaux ha planteado que, o el número de estrellas no es infinita o la intensidad luminosa bajaba velozmente con la distancia, tal vez a causa de la presencia de cierto tipo de materia absorbente que cargaba el espacio. Pero ni una ni otra teoría ha conformado a la comunidad científica.

Al plantear su paradoja de modo formal, en 1823, Olbers formuló como solución que el cielo era negro de noche puesto que algo en el espacio cortaba la mayor parte de la luz sideral que debía de llegar a la Tierra. El planteo no era tan diferente del de Chéseaux, y durante el siglo siguiente la paradoja no ha sido discutida. Después se ha demostrado que aquella fue una solución inviable. Los científicos de ahora conocen que la supuesta materia espacial que bloquea la luz con el tiempo se calentaría y terminaría emitiendo la luz con más o igual brillo que las estrellas.

El resplandor de un cielo poblado de infinidad de estrellas que se hallan a distancias distintas del observador es el mismo al que muestra la superficie de una estrella. En tanto que la aparente área de una estrella se reduce con el cuadrado de la distancia que nos separa de ésta, la cantidad de estrellas crece con el cuadrado de la distancia, por lo que los dos efectos son anulados y el cielo tendría que ser tan brillante como el propio Sol, lo que indudablemente no sucede. Claro, para que las estrellas estén distribuidas uniformemente en el espacio, deben permanecer además distribuidas uniformemente en el tiempo, dado que mientras más alejada esté la estrella observada, más vieja es. Dicho razonamiento, que si es proyectado a escala infinita figura que el Universo debe contar con una edad infinita sin que ocurriesen cambios substanciales en la naturaleza de las estrellas, valió a Kepler como argumento para que postule su modelo de universo. No obstante, existe un error en tal razonamiento.
Casi todas las fuentes luminosas en el Universo vienen a ser las galaxias y cada una de ellas se va alejando de nosotros. Eso, como antes se dijo, ocasiona una disminución de luz que nos llega de ésta (por la ley de inversa de cuadrado de distancias) al mismo tiempo que es producida una disminución de la frecuencia. Eso involucra –de acuerdo a la fórmula de Planck- una baja de la energía con la que la luz viaja. Así los fotones pierden la energía en el viaje de las estrellas a nuestro planeta, reduciendo las contribuciones luminosas de las galaxias lejanas al brillo de nuestro cielo de manera característica.

Otro argumento fuerte en contra de la gran paradoja es la edad del Universo. Claramente esta no es infinita, así como la Teoría del Bing Bang sugiere. Eso significa que solamente la luz de una cifra finita de estrellas tuvo tiempo de llegar a uno, por la que sencillamente desaparece la paradoja. Unos inclusive ven la existencia de un cielo en su mayoría negro como prueba de la teoría de Einstein… Benoit Mandelbrot, conocido por sus trabajos en fractales, ha propuesto una forma distinta de resolver la paradoja. Él sostiene que las estrellas no se hallan uniformemente distribuidas, sino fractalmente. Eso explicaría las extensas áreas oscuras en el cielo, pero las investigaciones hechas con los telescopios espaciales señalan que la radiación cósmica de fondo resulta ser isotrópica hasta 1 parte en 1,000, puesto que el argumento de Mandelbrot al parecer es erróneo.
En fin, la respuesta a la Paradoja de Olbers es que “nuestro universo es finito y no fue siempre el mismo. Si no, estaría ocupado uniformemente por estrellas”, cosa que no sucede.