La negritud de la negra noche

Autor: 

Eduardo Ernesto García Reynaldo
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09 Septiembre 2020
| |
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Crédito de fotografía: 

La noche estrellada, de Vincent van Gogh

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Eduardo Ernesto García Reynaldo, estudiante de la Facultad de Física de la UH (1er lugar concurso de divulgación científica “Físicamente hablando”)

¿Por qué la noche es negra?

¿Quién no ha visto la tan aclamada serie Juego de Tronos? Seguro muchos de ustedes la recuerdan por sus dragones, los caminantes blancos y ese final de cuentos de hadas; pero también la deben recordar por las palabras de lady Melissandre, la bruja roja, que decía una y otra vez: “La noche es oscura y está llena de horrores”. En este artículo haremos más que lady Melissandre, nos preguntaremos ¿por qué la noche es oscura? Parece ser extremadamente fácil de responder, pero si lo piensa un poco, no lo es tanto.

La paradoja de Olbers

En el año 1823, el médico alemán y astrónomo aficionado Heinrich Wilhelm Olbers se hacía la misma pregunta de la siguiente manera: “Si el universo es infinito, si no tuvo un principio y contiene estrellas uniformemente distribuidas, entonces, ¿por qué el cielo nocturno no brilla en su totalidad?”.

Una situación semejante sería encontrarse en medio de un bosque infinitamente extenso y ocupado por árboles a la misma distancia los uno de los otros. Nuestra vista al horizonte solo encontraría árboles, ya sea que estén más cerca o más lejos. Igual debería suceder con las estrellas. Al mirar en cualquier dirección deberíamos encontrarnos con la luz proveniente de alguna de ellas, ¿no? Es pues una paradoja, la paradoja de Olbers.

El lector quizás piense que las zonas oscuras se deben a que entre las estrellas y nosotros hay materia, nubes de polvo interestelar que absorben la radiación que llega desde las estrellas y nos impiden verlas. El pensamiento del lector es incorrecto. La Termodinámica demuestra que la materia, luego de absorber la radiación proveniente de las estrellas, se calentaría y emitiría radiación que llegaría a nosotros.

Para resolver un problema de este tipo debemos cuestionarnos cada una de sus partes. Sabemos que la noche es negra, por tanto, debemos preguntarnos acerca del universo, ¿es infinito?, ¿tuvo o no principio?, ¿están las estrellas igualmente espaciadas o forman cúmulos?, ¿qué sabemos de la naturaleza del viaje de la luz a través del universo? Es así como nos damos cuenta de la magnitud del problema. Nos encontramos frente a las cuestiones más intrigantes, todo, a partir de una “simple” pregunta.

La iluminación de Poe

Es sumamente interesante que la primera persona en dar una respuesta aceptada por la comunidad científica actual fue nada más y nada menos que Edgar Allan Poe. Uno de los maestros universales del relato corto y de los cuentos de terror lo dejó plasmado en el año 1848 en su ensayo filosófico Eureka, cuando expresó:

“La única manera por la cual podemos comprender los vacíos que muestran nuestros telescopios en innumerables direcciones, sería suponiendo que la distancia al fondo invisible sea tan inmensa que ningún rayo de luz proveniente de allí nos ha alcanzado todavía”.

En la que sería para él su obra definitiva, consideró que el universo tuvo un principio y por tanto las estrellas no han brillado eternamente. Como si esto fuera poco, 31 años antes del nacimiento de Albert Einstein, supuso que la luz se propaga a velocidad finita y que al recorrer la vastedad del universo se demora un tiempo en llegar a nosotros, por lo que no la hemos visto aún.

El universo reta a nuestra imaginación.

En la actualidad, los científicos indican que el universo es finito, tiene una edad de 13 mil 800 millones de años, que en sus inicios estaba muy caliente y comprimido y que por razones que desconocemos, explotó. A este fenómeno extraordinario se le conoce como Big Bang o Gran Explosión.

De esta manera explosiva el Big Bang fue el principio del espacio-tiempo. Preguntarse qué pasó antes del Big Bang es como preguntarse ¿hacia dónde está el norte del Polo Norte? Porque cualquier dirección desde el Polo Norte es el sur. Asimismo, no tiene sentido preguntarse por “antes” del Big Bang, porque la palabra “antes” hace referencia al tiempo y el Big Bang fue el inicio del tiempo.

Otra pregunta mal formulada es ¿dónde ocurrió el Big Bang?, porque el espacio mismo fue creado en tal fenómeno. En ese sentido, el Big Bang sucedió ¡en todas partes! Y por si fuera poco, el universo no tiene centro, no tiene borde y por tanto no hay un “afuera” del universo. Aunque en este sentido podemos imaginárnoslo como un globo. No tiene centro, no tiene borde y no tiene un “afuera” debido a que el globo es todo el espacio que existe. Punto para la imaginación.

Se complica la paradoja

El lector atento habrá encontrado un problema en lo que hemos expuesto; perfectamente pudo haber pensado lo siguiente: “si el Big Bang ocurrió en todas partes y liberó toda la materia y radiación existentes, entonces ¿por qué no vemos el cielo nocturno iluminado con esta radiación?” Sin dudas un razonamiento válido.

Resulta que esta radiación liberada en el Big Bang al principio sí era muy enérgica. Figúrese usted, ¡fue la radiación liberada en la explosión de toda la energía del universo! La temperatura era tan elevada como unos 10 a la 32 Kelvin. Pero luego de 13 mil 800 millones de años de expansión, de creación de espacio-tiempo, la longitud de onda de la radiación fue haciéndose más y más grande y, por ende, su energía más y más pequeña. El universo estaba enfriándose.

Hoy se calcula que la temperatura remanente del Big Bang es de unos escasos 3 Kelvin, o lo que es igual -270 grados Celsius: es la negrura del cielo nocturno. La radiación se ha debilitado tanto que no puede verse a simple vista.

Pero, ¿y la luz proveniente de las estrellas también se debilita? Por supuesto, pero en este caso el efecto sería menor si la estrella es cercana a nosotros y su luz ha estado poco tiempo recorriendo el universo. Por ejemplo, al Sol lo vemos bastante bien, ¿eh?

Solución

Primero, ya mencionamos la grandiosa idea de Poe de suponer que el universo tuvo un principio y que además la luz se propaga a velocidad finita, por lo cual la luz de las estrellas distantes no ha llegado a nosotros aún. También sabemos que el universo es finito, y por tanto no contiene un número infinito de estrellas. Existe entonces alguna dirección en el cielo que no termina en una estrella.

Y, ¿será verdad que las estrellas están igualmente distanciadas entre sí?

A partir de varias observaciones astronómicas, cada una de las cuales recogen miles de Gigabytes de información, se conoce que las estrellas no están a la misma distancia las una de las otras, sino que forman cúmulos, en algunas regiones están cercanas y en otras regiones solo hay vacío. A escala gigantesca forman una estructura parecida a la espuma o a una esponja si se quiere. A una estructura semejante se le asocia un número llamado dimensión fractal, y se estima que para esta esponja de estrellas este número es aproximadamente 2.

Ahora viene lo interesante. Resulta que si la dimensión fractal de todo el entramado de estrellas es menor que 2, entonces no importa que el universo sea infinito y eterno, aún así veríamos el cielo nocturno negro!!! Las mejores observaciones indican que es aproximadamente 2, pero, ¿qué tal si observaciones del mañana afirman que es un tin menor que 2? Por supuesto, esto no pondría en duda la teoría del inicio del universo, y demás elementos aquí expuestos, ya que son resultado de varias observaciones y discusiones diferentes a la, ya resuelta, paradoja de Olbers.

Referencias

[1] Guillermo Abrahamson. La negrura de la noche. Centro Atómico Bariloche, CONICET e Instituto Balseiro. URL: guillermoabramson.blogspot.com

[2] Josep Emili Arias. La paradoja de Olbers en la cosmología actual. URL: cel_ras@hotmail.com

[3] Stacy E. Palen. Theory and Problems of Astronomy.Department of Astronomy,University of Washington DOI: 10.1036/0071399933

3 Comentarios

Comentarios

Es un artículo interesante ,

Es un artículo interesante , y muy instructivo , con un lenguaje muy entendible para todas las personas , además deja como enseñanza plena los grandes misterios que guarda nuestro universo y existencia , nos falta mucho x saber todavia

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