Un astrónomo explica por qué el cielo es negro de noche si el universo está lleno de estrellas
El cielo nocturno no brilla por completo porque no toda la luz de las estrellas ha tenido tiempo de alcanzarnos
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MadridPuede parecer una pregunta un tanto infantil pero, ¿por qué el cielo nocturno es negro si está repleto de estrellas? Esta pregunta es una de las más profundas de la astronomía. La respuesta más intuitiva sería decir que de noche está oscuro porque el Sol está al otro lado de la Tierra. Esto explicaría por qué no vemos luz directa, pero no resuelve la verdadera pregunta: si hay miles de millones de estrellas en todos los rincones del universo, su luz debería llenar el cielo.
Esta cuestión se conoce como paradoja de Olbers, en honor al astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Olbers, que la formuló en el siglo XIX. Si el universo fuera infinitamente viejo, infinitamente grande y estático, debería haber estrellas en todas las direcciones, de modo que el cielo nocturno tendría que ser brillante. Pero, no lo es. Hay oscuridad entre las estrellas.
La paradoja: un cielo que debería ser brillante
La paradoja parte de una idea sencilla. Si miramos en cualquier dirección del cielo y el universo contiene estrellas que se distribuyen por todas partes, tarde o temprano nuestra línea de visión debería acabar encontrando la superficie de una estrella. Aunque las estrellas lejanas parezcan más débiles, habría muchísimas más a distancias mayores, y esa cantidad compensaría la pérdida de brillo individual.
En un universo infinito, eterno y lleno de estrellas, el cielo no debería parecer negro. Debería tener un brillo parecido al de la superficie de una estrella en todas las direcciones. Pero la realidad es otra. El cielo de noche es mayoritariamente oscuro, incluso en lugares sin contaminación lumínica. Siempre se ven estrellas, planetas, la Vía Láctea y objetos más débiles, pero nunca una bóveda completamente iluminada.
El universo no ha tenido tiempo infinito
La solución más importante es que el universo no es infinitamente viejo. Según el modelo cosmológico actual, el universo observable tiene unos 13.800 millones de años. El cosmos empezó hace aproximadamente ese tiempo a partir de un estado extremadamente caliente y denso, y desde entonces ha estado expandiéndose y evolucionando.
Esto cambia por completo la pregunta. La luz viaja muy rápido, pero no de forma instantánea. Tarda tiempo en cruzar el espacio. Si una galaxia está a millones o miles de millones de años luz, la luz que vemos salió de allí hace millones o miles de millones de años. Cuando se observa un objeto situado a 13.000 millones de años luz, se está viendo la luz que ha estado viajando hacia nosotros durante millones de años.
No todas las estrellas han existido siempre
Otro punto esencial es que las estrellas no son eternas. Nacen, evolucionan y mueren. Algunas estrellas masivas viven solo unos pocos millones de años; otras, como las enanas rojas, pueden vivir muchísimo más. Pero ninguna estrella ha estado brillando desde un pasado infinito, porque el universo tampoco ha existido desde un pasado infinito.
Además, las primeras estrellas no aparecieron inmediatamente después del Big Bang. Durante sus primeras etapas, el universo era demasiado caliente y denso para formar estrellas como las actuales. Primero tuvo que expandirse, enfriarse y permitir la formación de átomos. Fue unos 380.000 años después del Big Bang, cuando el universo se volvió transparente y la luz pudo viajar libremente por primera vez. Esa radiación antigua es lo que hoy conocemos como fondo cósmico de microondas.
La expansión del universo estira la luz
La tercera clave es la expansión cósmica. El universo no es un escenario estático donde las galaxias permanecen quietas. El espacio se expande, y esa expansión afecta a la luz que viaja por él. Cuando la luz de galaxias muy lejanas atraviesa un universo en expansión, su longitud de onda se estira. Este fenómeno se conoce como corrimiento al rojo.
Los astrónomos comparan las distancias de galaxias y supernovas con cómo su luz se estira hacia longitudes de onda más largas debido a la expansión del espacio. Cuando más lejana es una galaxia, más tiempo ha viajado su luz y más afectada puede estar por esa expansión.
Esto quiere decir que parte de la luz emitida por estrellas y galaxias antiguas ya no llega hacia nosotros como luz visible. Se ha desplazado hacia el infrarrojo, las microondas u otras longitudes de onda. No ilumina nuestros ojos como lo haría una estrella más cercana.
El fondo cósmico: una luz que no vemos como luz
El universo no está completamente oscuro en todos los sentidos. Está lleno de una radiación fósil procedente de sus primeras etapas: el fondo cósmico de microondas. Esa luz se emitió cuando el universo se volvió transparente, pero la expansión del espacio la ha estirado tanto que hoy no aparece como luz visible, sino como radiación de microondas muy fría.
El fondo cósmico de microondas es la primera radiación que pudo viajar por el espacio después del Big Bang. Aún se puede detectar como un débil resplandor del microondas que llena el universo. Este punto es esencial para poder entender la paradoja. El cielo no es negro porque no haya luz antigua. Hay luz, pero mucha está fuera del rango visible para nuestros ojos. Si fuéramos capaz de ver microondas, el cielo tendría un resplandor de fondo casi uniforme. Pero, para la vista humana, este fondo es invisible.
