La paradoja de Olbers y la expansión cósmica: la naturaleza del universo

Hacer una caminata por el bosque

Me encanta caminar por el bosque. Los bonitos sonidos, la brisa fresca, todo es muy hermoso. Pero cuando estás realmente en el bosque, no solo en un sendero, solo puedes ver hasta cierto punto. Eso es porque cada línea de visión que tome dentro del bosque eventualmente conducirá a un árbol. Como no tenemos visión de rayos X, no podremos ver más allá. Los árboles más cercanos se verán fácilmente y los que están más lejos serán un poco más tenues y borrosos. Pero más allá de cierta distancia, simplemente no puede ver nada porque cada línea de visión estará bloqueada por un árbol.

Esta noción de cada línea de visión que cae sobre un árbol en realidad tiene que ver con una paradoja, llamada paradoja de Olbers, el tema principal de esta lección.

Paradoja de Olbers

Damos por sentado que el cielo nocturno está oscuro. ¿Pero por qué? Quiero decir, el universo está lleno de solo Dios sabe cuántas estrellas brillantes. ¿No debería el cielo nocturno ser extremadamente brillante en ese caso? ¿No deberían todos los puntos de nuestro cielo ser una estrella brillante?

Hace mucho tiempo, Isaac Newton propuso que debemos estar viviendo en un universo estático , o inmutable, de tamaño infinito, de edad infinita, y uno que está lleno de estrellas. Pero, el médico y astrónomo Heinrich Olbers estaba desconcertado por esto porque la observación y la teoría no parecían coincidir.

Los contrastes entre la teoría y la observación de por qué el cielo nocturno debería o no estar oscuro se conoció como la paradoja de Olbers .

Verás, si la versión de Newton de nuestro universo era correcta, entonces, por la analogía del bosque que acabo de hacer, la observación debería dictar que cada línea de visión que tomas en el cielo debería, en un punto u otro, aterrizar sobre una estrella brillante como si aterrizara. sobre un árbol en el bosque. Es decir, si usamos nuestra línea de visión, las estrellas deberían llenar el cielo nocturno como si estuvieran una al lado de la otra. Esto haría que el cielo nocturno fuera tan brillante como nuestro sol.

La paradoja radica en el hecho de que el cielo es realmente oscuro y no sorprendentemente brillante por la noche. ¿Pero por qué? Bueno, la paradoja de Olbers nos dice que la idea de Newton de nuestro universo no es realmente correcta. Si bien el universo puede ser infinito en su tamaño, no es infinitamente antiguo y no es inmutable. Eso significa que el cielo nocturno está oscuro porque nuestro universo tiene un comienzo. Debido a que nuestro universo tiene una edad finita, simplemente no ha habido suficiente tiempo para que todo el universo se llene de luz.

Dicho de otra manera, las estrellas realmente distantes de nuestro universo están demasiado lejos para que su luz llegue a la Tierra. Además, si miras a lo lejos en el cielo nocturno en este momento, el tiempo de mirar atrás será aproximadamente la edad de nuestro universo, un momento en que las estrellas aún no habían nacido.

Esto no es demasiado difícil de entender porque la velocidad de la luz, aunque extremadamente rápida, está limitada. Puede imaginarse la luz como automóviles en una carretera viajando a la misma velocidad. No verá el automóvil hasta que esté lo suficientemente cerca de donde se encuentra. Cuanto más lejos comience el automóvil de usted, más tiempo tardará en llegar a usted y más largo le parecerá vacío el carril donde se supone que debe estar el automóvil.

Expansión cósmica

Pero la otra implicación, además de la edad, es que nuestro universo no cambia. ¡Se está expandiendo! El universo en expansión es el modelo de nuestro universo que establece que la distancia promedio entre galaxias ha ido aumentando desde que nuestro universo entró en existencia.

Si el universo se está expandiendo, una vez más, muchas estrellas y galaxias en el espacio están tan lejos que su luz aún no nos ha llegado. Además, a medida que el universo se expande, el brillo observado de los objetos remotos disminuye en consecuencia.

Resumen de la lección

Una vez se creyó que nuestro universo es un universo estático , o inmutable, de tamaño infinito, de edad infinita, y uno que está lleno de estrellas. Esa teoría resultó ser incorrecta.

Los contrastes entre la teoría y la observación de por qué el cielo nocturno debería o no estar oscuro se conoció como la paradoja de Olbers . Resulta que nuestro universo no puede ser infinitamente antiguo, de lo contrario la luz llenaría el cielo nocturno. De hecho, debido a que el universo es finitamente viejo, no ha habido suficiente tiempo para que la luz llegue a la Tierra desde los vastos confines del espacio.

Eso, y ahora sabemos que nuestro universo se está expandiendo. El universo en expansión es el modelo de nuestro universo que establece que la distancia promedio entre galaxias ha ido aumentando desde que nuestro universo entró en existencia. Debido a esta expansión, la luz no nos ha llegado en absoluto desde los rincones más lejanos de nuestro universo o su brillo ha disminuido significativamente como resultado.

Los resultados del aprendizaje

Completar esta lección debería prepararte para:

• Describir la paradoja de Olbers y explicar por qué contradecía la visión del universo de Newton.
• Explicar el modelo de universo en expansión