Paradoja de Olbers: ¿Por qué el cielo nocturno es negro?

Aún en la más clara noche de invierno, con el cielo tachonado de estrellas, seguimos viendo un negro telón de fondo. Sin embargo, en un universo estático e infinito el cielo nocturno debería ser totalmente brillante, sin regiones oscuras o desprovistas de luz. Este hecho ya lo había notado el genial Johannes Kepler en 1610, pero fue el astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Olbers quien se ocupó seriamente de este asunto en 1823, formulando la paradoja que lleva su nombre.

¿Por qué el cielo nocturno es oscuro si existen infinitas estrellas que habrían de iluminarlo como si fuera de día? Esta pregunta se la hicieron astrónomos de la talla de KeplerHalley y Cheseaux, pero no encontraron una respuesta satisfactoria. Cualquiera puede ver que durante la noche el cielo que hay entre las estrellas es negro, hecho que aparentemente contradice que el Universo sea infinito. Si lo es, en cada dirección que miremos desde la Tierra debería haber al menos una estrella, y el cielo nocturno debería ser completamente brillante.

Como hemos visto antes, una paradoja se produce cuando -utilizando dos métodos de razonamiento en apariencia válidos- se llega a dos resultados opuestos. La paradoja de Olbers recibe el nombre del físico y astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Olbers, que escribió sobre este tema en 1823.

¿Por qué el cielo nocturno es negro?

En rigor de verdad, no fue Olbers el primero en notar la contradicción existente entre una noche oscura y un universo infinito. A principios del siglo XVII, el astrónomo alemán Johannes Kepler utilizó la paradoja para respaldar algunas de sus teorías. Más tarde, en 1715, el astrónomo británico Edmund Halley encontró algunas zonas especialmente brillantes y propuso que el cielo no brilla uniformemente durante la noche porque -a pesar que el Universo es infinito-  las estrellas no se distribuyen de manera uniforme.

Jean-Philippe Loys de Chéseaux, astrónomo suizo, comenzó a estudiar la paradoja basándose en el trabajo previo de Halley. Chéseaux planteaba que, o bien la cantidad de estrellas no era infinita, o bien la intensidad de la luz disminuía rápidamente con la distancia, quizás debido a la presencia de alguna clase de materia absorbente que llenaba el espacio. Pero ninguna de estas teorías conformó a la comunidad científica.

paradoja
Con el cielo tachonado de estrellas, seguimos viendo un negro telón de fondo.

En 1823, al plantear su paradoja de manera formal, Olbers propuso como solución que el cielo era oscuro de noche porque “algo” en el espacio bloqueaba la mayor parte de la luz estelar que debía llegar a la Tierra. Su planteo no difería demasiado del de Chéseaux, y durante los cien años siguientes la paradoja no fue discutida. Posteriormente se demostró que esta era una solución inviable. Los científicos actuales saben que la supuesta materia espacial que bloquease la luz con el tiempo se calentaría y acabaría emitiendo luz con tanto o más brillo que las estrellas.

El brillo de un cielo poblado de infinitas estrellas que se encuentran a diferentes distancias del observador es igual al que presenta la superficie de una estrella. Mientras que el área aparente de una estrella disminuye con el cuadrado de la distancia que nos separa de ella, el número de estrellas aumenta con el cuadrado de la distancia, por lo que ambos efectos se anulan y el cielo debería ser tan brillante como el Sol, lo que evidentemente no ocurre.

Por supuesto, para que las estrellas estén “uniformemente distribuidas” en el espacio, deben estar también uniformemente distribuidas en el tiempo, porque cuanto más lejos se encuentra la estrella observada, más antigua es. Este razonamiento, que proyectado a una escala infinita significa que el universo debe tener una edad infinita sin que hayan ocurrido cambios radicales en la naturaleza de las estrellas, sirvió a Kepler como argumento para postular su modelo de universo. Pero hay una falla en este razonamiento.

La contribución luminosa de las galaxias al brillo de nuestro cielo es pequeña.

La mayoría de las fuentes de luz en el universo son galaxias y todas ellas se alejan de nosotros. Esto, como se mencionó antes, provoca una disminución de la luz que nos llega de ellas (por la ley de la inversa del cuadrado de las distancias) a la vez que se produce una disminución de la frecuencia (corrimiento al rojo). Esto implica -según la formula de Planck- una reducción de la energía con la que viaja la luz. De esta forma, los fotones pierden energía en su viaje desde las estrellas a la Tierra, reduciendo la contribución luminosa de las galaxias distantes al brillo de nuestro cielo de forma significativa.

La edad del universo

Otro argumento poderoso en contra de la paradoja de Olbers es la edad del Universo. Esta claramente no es infinita, tal como  sugiere la Teoría del Big Bang. Esto significa que sólo la luz de una cantidad finita de estrellas ha tenido tiempo de llegar a nosotros, por lo que la paradoja simplemente desaparece. Algunos incluso ven la existencia de un cielo mayormente negro como una prueba de la teoría del Big Bang.

Benoit Mandelbrot

Benoit Mandelbrot, famoso por sus trabajos sobre los fractales, propuso un modo distinto de resolver la paradoja. Mandelbrot sostiene que estrellas no se encuentra uniformemente distribuidas, sino que lo están fractalmente, como el polvo de Cantor. Esto explicaría las amplias áreas oscuras que se observan en el cielo, pero los estudios efectuados con los telescopios espaciales demuestran que la radiación cósmica de fondo es isótropa hasta 1 parte en 10000, por lo que el argumento de Mandelbrot parece ser falso.

La respuesta a la Paradoja de Olbers es que “el universo no es infinito y no ha sido siempre igual. Sino, estaría ocupado de manera uniforme por las estrellas”, algo que no ocurre. No hay lugar entonces para construir un Gran Hotel como el imaginado por Hilbert.

Como sea, cuando miremos la próxima vez un cielo estrellado, recordaremos que la existencia de ese negro telón de fondo es un recordatorio de que ni la edad del Universo ni el numero de estrellas que lo componen es infinito, algo que hoy puede resultar sencillo de comprender, pero que hace 200 años hizo transpirar a más de un astrónomo.

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Ariel Palazzesi

53 Comments

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    • Y yo me pregunto…, si hipotetizamos que el cielo es infinito y que por ello tiene infinitas estrellas que iluminarían el cielo…, ¿no debería haber también a su vez infinitos planetas o astros que ocluyeran la luz de dichas estrellas?

  1. Siempre crei que eso se debia a la distancia de las estrellas y al corrimiento hacia el rojo pero parece que no… cada dia se me hace mas complicado entender el universo : (

  2. cuando mire al cielo y vea las estrellas voy a estar contento de que la luz no nos ilumine… sino tendriamos 24hs de luz…. quien quiere 24hs de luz???? yo no!!

    adjunto q es muy interesante

  3. QUE BIEN NEO TEO contribuyendo a la rotura de cabeza del fin de semana.

    yo me pregunto, no es acaso una falacia decir que si el universo es infinito hay infinitas estrellas? pues podria ser que el universo sea infinito y tenga una estrella o unas millones de millones pero no infinitas. eso resolvería la cuestión.

    Sería algo asi: en un universo hay estrellas, el universo es infinito, por lo tanto sus estrellas son infinitas.

    Pero llevemos el razonamiento a algo similar que demuestra su falacia:

    en un universo hay planetas, el universo tiene un planeta con vida, por lo tanto todos sus planetas tienen vida.

    De donde sacaron la idea de que el universo es homogéneo?

    De hecho acá hubo una nota en donde se cuestionaba justamente este prejuicio hecho no por simples lectores de un blog sino por cientificos, el de que como las condiciones para la vida se presentan (todas sueltas) en muchos lugares del universo, ergo, es muy probable que halla muchos lugares en donde se halla desarrollado la vida.

    Cosa que, como decia el articulo, quiza no sea.
    Para mi que estamos mas solos que KUN FU el dia del amigo, solisimos en toooodo el universo, que, si es infinito, no tiene porque albergar ni infinitas estrellas ni infinitos planetas con vida (por suerte)

    Saludos!

    • Jajajaja muy bien! Diria que tienes un 50% de razón de que estemos solos en el universo y un 50% de razón a que estás equivocado, ni siquiera yo me atrevería a hacer una conjetura!

      Dado que existen pruebas que demuestran que ambas teorías son correctas, ¿que debemos pensar?

      Jajajaja me reprochaban que no puedo apoyar dos teorías distintas, y es cierto! es tan impredecible como el clima que yo acepto todos los pronósticos, sin embargo, escogeré aquel que de acuerdo a mi experiencia crea que es el verdadero… mañana lloverá y no estamos solos…

      • George Orwell
        Doblepensar significa el poder, la facultad de sostener dos opiniones contradictorias albergadas a la vez en la mente y creer en ambas.

    • Hola, realmente que en tu falacia de los planetas estas totalmente ekivocado.Primero porque para que haya vida, se tienen que dar mucha condiciones a la vez y eso es mas complicao que el hecho de que exita una estrellas, pero tb estas ekivocado porque nosotros conocemos muchos planetas ( no solo en el sistema solar ) que no tienen vida, por tanto ya hay un porcentaje de vida en funcion del numero de planetas ( porcentaje ridiculo por cierto ejeje )

      creo que tu razonamiento estaria bien si decimos : el universo es infinito, un porcentaje x de planetas tiene vida,por tanto, infinitos planetas tienen vida. pero esto no kiere decir que todos los planetas tengan vida….

      un saludo

      • por supuesto que es incorrecto, por eso lo digo, y por eso se llama "falacia" y el fin era demostrar que no hay una relación de correlato estricta entre la infinitud del universo y la cantidad de estrellas

  4. Lo chistoso es que posiblemente la explicación éste en el póstulado de Olbers que habla sobre "algo" que bloque la cantidad de luz que debería llegar a la Tierra. Se me ocurre que ese algo pueda ser la materia oscura… y lo digo porque sí ha habido veces que la luz de las estrella ilumina (con luces de plata) como el Sol, eso es en las extrañas noches que era posible ver la Vía Láctea.

  5. ok, alguien sabe cuantas estrellas hay en un universo infinito?
    si es infinito y esta lleno de estrellas… no hay estrellas infinitas?

    Lo que pasa es que el universo no es infinito y tampoco el numero de estrellas, el problema es que es tan tan grande que como no podemos entender tanto decimos que es infinito.

    Además no tiene que ver el numero de estrellas si no la distancia que existe entre ellas, si hubiera alrededor del planeta infinitas estrellas las noches serian completamente de dia!

    Pero no es así, existen estrellas que podemos ver claramente desde la tierra, que estan a miles de años luz, y debemos tomar en cuenta que entre ellas existe una gran distancia.

    Por lo que llego a la conclusión que:

    "La oscuridad que vemos de noche en la tierra es relativa a la distancia entre las estrellas sobre el universo que nos rodea"
    palabras de kaeltas

    • Estoy de acuerdo contigo Kaeltas en cuanto dices que el universo no es infinito, yo pienso que no puede haber algo infinito, si algo es infinito quiere decir que no tiene inicio con lo que la teoria del Big Bang fallaria, ademas la teoria del expansion del universo tambien seria falsa, como se puede expandir algo que no tiene fin?.
      Decimos que el universo es infinito porque no tenemos la capacidad de llegar a su final (como en el capitulo de futurama jeje) lo mismo diria una pulga de la tierra, la proporcion de una pulga frente a la tierra es inmensa que para la pulga es algo infinito.

      • Si el universo como dices no es infinito entonces es finito y como al tendria un limite y fuera de ese limite deberia haber otra cosa. Basicamente el universo infinito frente a un numero finito de estrellas no va en contra del bigban, en un primer comienzo podria haber un universo infinito pero vacio, el contacto de dos universor paralelos (teoria de las cuerdas) originarian una ondulacion explosiva de energia en el punto de contacto, E=mc^2, tenemos energia con una velocidad c osea masa, masa= estrellas, estrellas separandose. Bigban. En cuanto al que puede hacer que no veamos todas las luces…. en la tele ves el fotograma que te mandan en ese instante y no todos los fotogramas de golpe. Ademas si hay alguna interferencia (viendo la luz como frecuencias) podrian anularse, el resto de las frecuencias (sonidos por ejemplo con fases diferentes se anulan), y luego estan los objetos solidos y su gravedad que distorsiona el recorrido de la luz.

      • algo infinito no es algo que no tiene INICIO, es algo que no tiene fin.

        ahora yo creo que aun falta mucho por entender en cuanto al universo, si el universo no tiene fin ( infinito ) deberiamos preguntarnos ¿ por donde se expande el universo ? ya esa pura pregunta es complicada de responder.

        a mi lo que siempre me choco fue esa imagen al final de men in black donde hacen un zoom out de nuestro planeta, sistema, galaxia, constelacion y esta todo dentro de una bolita de cristal y un "extraterreste" juega a las "bolitas"

        Eso no +

  6. hmmmmm podría haber muchas explicaciones. Por ejemplo, la luz tiene cualidades copusculares, y es atraida por la gravedad. A su paso por las diferentes galaxias, se cruza con muchos planetas y estrellas, y el "rayo de luz" puede acabar atrapado por esas gravedades. Esto haría que no vieramos una estrella que está recta del todo y vieramos una "zona oscura" donde debiera haber una estrella.

    Otra razon pudiera ser agujeros negros. Son pocos? No lo se, pero con los suficientes, y la luz teniendo que atravesar galaxias y galaxias, pudiera ser que quedaran atrapados por los agujeros negros.

    Mas razones… Planetas y particulas. El espacio no es un lugar vacio, hay flotando particulas (muy muy pocas pero las hay). Y planetas, y rocas, y… La luz, en su enorme camino podría ir cocando contra ellas y no acabar de llegar desde ciertas distancias porque en su camino se ha chocado contra algo.

    En fin, no se si algun día lo sabremos con certeza, pero es realmente interesante las teorías aportadas 😉

  7. Lo que me gustaría saber es por que el cielo se torna rojo o café rojizo (sobre todo las nubes) cuando se esta nublado en la noche??? es algo que siempre me he preguntado.

    Pero bueno esto igual me lo pregunté una ocasión existen lugares donde se puede ver la vía láctea desde la tierra es campos alejado de las ciudades y es hermoso en realidad, ojalá que no se acaben las paradojas por que son muy interesante, me pregunto cuantas paradojas habrá.

    • Alguien me comento que era por el polvo que se desprende de la tierra hace que se haga un manto en la estratosfera, asi cuando el sol se esta poniendo la incidencia de la luz no es perpendicular sino tangencial y es ahi donde se hace la magia las particulas de polvo reflejan el patron rojo de la fq de la luz. Y es por eso que se ve rojizo.

  8. Yo pienso que podrían ser dos cosas:

    – Que sólo vemos las estrellas que estén a una distancia menor en años luz que el tiempo que hace del Big Bang, para que le de tiempo a la luz a viajar hasta nosotros. Aunque entonces tendríamos una paradoja interesante: ¿estamos viendo en el espacio negro lo que había antes del Big Bang? Entonces, a cada año deberíamos ver aparecer estrellas más lejanas. Entonces ¿no llegará el momento en que veamos la misma explosión del Big Bang, fuese lo lejos que fuese de nuestra Tierra, considerando la enorme cantidad de luz y energía que soltó?

    – Segunda, más sencilla: Cuanto más lejos están las estrellas, más pequeñas las vemos. Simplemente, puede haber estrellas que estén lo suficientemente lejos y sean lo suficientemente pequeñas como para no poder ser apreciadas por el ojo humano (ni aún con los telescopios más potentes) y en su lugar vemos un espacio negro.

    Es un tema bastante complicado… XD No sé por cuál de las opciones decantarme.

    • lo mismo pienso yo, si de verdad sucedio el bigbang yo creo que lo deberiamos de poder ver
      al menos que la luz sea bloqueada por algo en el espacio

      • Koko, el universo es un lugar que esta rodeado por un cristal redondo (por la teoria de Einstein que el universon es curvo), y pues no es infinito porque todo se estaria cayendo a menos que creamos que todo esta flotando sino imaginate el peso de la tierra, crees que flotaria? o el sol? y pues el universo si esta contenido por una capa que la cubre, por este motivo son los agujeros negros de un lado estamos nosotros y del otro se sale del universo.

        Bueno son mis pensamientos locos que tengo, cuando me muera sabre si estuve en lo cierto o no.

        Me gustan mucho estos temas.

  9. Martinsoft el cielo se torna rojizo en las tardes por el reflejo de la luz en la arena, polvo (sucede con frecuencia cerca de la costa). Lo explicaron en history channel ^^

  10. Creo que aquí hay opiniones de gente que dan más con la verdad que muchos de los científicos que estudian el tema, ya que estos buscan tres pies al gato. A veces las cosas son más sencillas de lo que parecen.
    Una de las cosas que puede que influya es la "contaminación lumínica". Me explico, si tu miras el cielo en una ciudad no ves nada, lo ves casi todo negro, pero si te alejas progresivamente vas viendo mas puntos brillantes en el cielo. Estos puntos brillantes (estrellas) ya estaban allí pero no los veías debido a que había demasiada luz a nuestro alrededor. En el espacio puede que pase algo parecido, ya que nuestro planeta esta muy cerca del sol, y este desprende mucha luz, al igual que la luz del sol reflejada en los planetas o la luna hacen de estos puntos lumínicos en el espacio. A lo que me refiero es que nuestro ojo o cámaras no están preparadas para captar toda luz que nos viene del espacio ya que las fuentes más lumínicas que tenemos alrededor (las estrellas que están mas cerca i podemos ver) hacen que no podamos ver las que están detrás o más lejos y su luz aunque intensa, es mucho mas débil debido a las interferencias (partículas i demás) que envuelven el espacio.
    Todo esto, más muchas otras cosas que se han descrito en los comentarios (algunos muy buenos) creo que son posibles motivos por los cuales no vemos el cielo completamente iluminado.
    Es realmente el espacio infinito? Aquí se afirma que no, y yo creo que no se sabe y que se afirman demasiadas cosas des de la ignorancia.

    • es exactamente lo que iba a decir yo. La contaminación luminica que generamos los humanos hace disminuir mucho la visibilidad de las estrellas. Eso sumado a la luz que genera el Sol, y las luces que generan otras estrellas más cercanas, grandes o potentes provocan también un "efecto de contaminación luminica" dentro del mismo universo. Con lo cual no saben nada los cientificos y tendrían que dejar de gastar plata en esos patanes que discuten estupideces sin sentido y ayudar al mundo.

      • ¡Claro! Que dejen de trabajar esos científicos.

        Es más, nunca debieron haber trabajado; así nunca se hubieran desarrollado herramientas como el internet, a través del cual te estás expresando.

  11. Me parece una buena noticia para la capacidad de mi sobreexpltado cerebro, me refiero a que dejare de tratar de concebir la idea de que hay una cantidad infinita de estrellas, en lo personal, no tiene ningun sentido tal hecho a mi modo de ver las cosas.

    Quiza habran algunas cosas respeto a la luz que no se conocen y, pues, me imagino que esta paradoja se retomara dentro de unos cuantos años.

  12. Creo q la respuesta la dieron en el History Channel hace unos dias atras, en la serie El Universo. Aunque no se trataba netamente sobre el tema de porque el manto oscuro en nuestra galaxia, se referia a que en ciertos lugares del universo y explicitamente en nuestra galaxia esta tan poblado de estrellas que nosotros si estuvieramos alli como sistema solar veriamos luz ya sea de dia o de noche, aunque suene paradojico ya que la noche no existiria, y explicaban tambien lo contrario o sea en ciertos lugares tampoco existen muchas estrellas como donde estamos nosotros la cual lo que nos ilumina mas prontamente es el sol.

    Entonces que haya manto oscuro o no depende solamente de la distribuicion de los astros y en especial de las estrellas y de estas las galaxias, queda claro que el universo no es uniforme.

    Como se lo hayan planteado Keppler y Olbers nuevamente deja tambien en claro que somos una raza egocentrica y egolatra pensando que nosotros sentamos las bases de una interrogante que se explica de una manera mas que simple y vemos que es relativo desde el punto en que se este mirando.

  13. tiene facil explicación: tomemos como referencia el océano. Si usas una luz dentro del mar creará una columna de luz que llegado una distancia dejará de tener alcance, simplemente por el mero hecho de que hay milles de partículas que poco a poco van proyectando una sombra e impidiendo que la luz siga avanzando. Pues bien, ese ejemplo sería en un entorno digamos que concentrado, ya que en el universo es casi "vacío" por lo cual podemos deducir que no podemos ver hasta la última estrella por el mero hecho de que entre el camino entre la estrella y nuestro punto de vista hay miles de millones de años/luz y en todo ese espacio, hay átomos y polvo estelar, que irían "acaparando" esa luz y proyectando hacia nosotros su sombra, dando el telón oscuro del firmamento nocturno.

    Es lo que pienso y creo que es una explicacion tan sencilla como lógica y bastante probable, si alguien aporta otra opinion o ve que flaquea, sepan que soy todo ojos ^_^

  14. De loko esta paradoja y lo complejo q es el universo!!!
    Como es increíble ver el cielo de noche y ver una estrella la cual esta a tantos millones luz de distancia @_@

  15. muy facil el cielo es obscuro porque no hay la cantidad suficiente de estrellas para tapizar como un colage nuestro cielo teniendo en cuenta ademas de que la vista necesita un nivel minimo de intensidad luminica para poder registrar la luz, intencidad que no llegan a proporcionar las estrellas devido a la distancia a la que estan

  16. Y yo me pregunto… Si el universo no es infinito, ¿dónde y cómo termina? Está claro que nadie lo sabe, pero es que no alcanzo a imaginar un límite en el universo. No quiero negar que el universo sea finito, más que nada quiero poner una imagen a ese supuesto límite.

  17. Eso es sencillo, el cielo es negro a pesar de millones de estrellas por una simple razón y es que la luz sólo se puede ver cuando choca con algún cuerpo o algún espacio con atmósfera (entiéndase aire, gases, partículas, etc.). Se supone que el espacio es vacío, o sea que no contiene nada en el. La gravedad tiene algo que ver con la luz pero nada con este tema de que no se vea, sólo en el caso de que la aleje de un cuerpo al cual la dirección en que ven tus ojos lo puedan ver, pero en realidad no lo veras pues la luz ha sido desviada por una fuerte gravedad de un cuerpo voluminoso.

    Felicidades.

  18. pero que no se supone que el universo no es plano? es curvo como los planetas sistemas solares y galaxias, segun entiendo, asi que si es curvo no podemos ver todo, asi como si nos subimos al monte everest no podriamos ver toda la tierra aun sin una sola nube y si el universo es finito entonces ¿donde es el tope o que es el tope, de que es ese tope dentro de què esta ese todo (universo)?

  19. La respuesta a esta pregunta es simple; el espacio que rodea a los astros no brilla porque no hay suficiente polvo cosmico que refleje la luz. Ese hecho determinaría la inexistencia de materia oscura.

  20. En mi humilde opinión, es algo que lo tenemos a simple vista: ¿porque las gotas del liquido que sea, se vuelve redonda cuando esta en caida?, ¿porque las burbujas del gas que sea, se vuelven redondas dentro de cualquier liquido?, ¿porque la figura de los planetas, estrellas o lunas, es redonda?, ¿porque la flama de un mechero expuesta a la ingravidez y vacio del espacio se torna de igual forma, esferica?, y… ¿porque la forma (hasta ahora) más pequeña de la materia es… redonda?, porque nuestro universo en el que estamos inmersos es de igual forma… esferico, y este a su vez, esta contenido en algo igualmente redondo, y tal vez se trate de algún tipo de plasma o materia, es algo loco que acabo de pensar gracias a todos estos comentarios llenos de imaginación y de verdad, felicidades a todos por su gran aportación a este tema.

  21. quiz y como es de saber nuestros ojos interpretan un espectro de la energía que se llama luz en función del sol(tras un numero de years que desconocemos), las nebulosas y esas cosas muy coloridas se ven así por que se procesan para nosotros poder entenderlas ahora como el inconmensurable universo es desconocido quiza si brilla pero en un espectro o de una manera que no entendemos energía que se yo, podría ser?

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