Scientia

Confruntaţi cu descoperirea lui Galilei, care a fost primul care a susţinut ideea că stelele sunt asemenea Soarelui nostru, înţelepţii din vremurile trecute şi-au pus întrebarea următoare: de ce noaptea cerul este întunecat? Să vedem ce răspunsuri au oferit.

Natura paradoxală a problemei vine din faptul că într-un univers static, care există dintotdeauna şi conţine un număr infinit de stele distribuite într-un spaţiu infinit (model cosmologic acceptat la un moment dat), cerul nopţii ar trebui să fie mai degrabă luminos, iar nu întunecat.

Dacă Universul este infinit şi stelele sunt corpuri cereşti asemenea Soarelui, de ce noaptea cerul e întunecat, neavând o luminozitate cel puţin apropiată de cea din timpul zilei? Să examinăm în continuare diferitele posibilităţi şi apoi pe cea mai probabilă dintre acestea.

Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers
Credit: Wikimedia Commons

Paradoxul este atribuit de obicei astronomului amator german Heinrich Wilhelm Olbers, care l-a formulat în anul 1823. De aici şi titulatura. Deşi Olbers a fost primul care a popularizat această întrebare în rândul oamenilor de ştiinţă în secolul al XIX-lea, există dovezi istorice ce arată că astronomii şi-au pus aceeaşi problemă înainte de Olbers. 

Primul care a încercat să justifice fenomenul a fost chiar Johannes Kepler, care, inspirat de observaţiile lui Galilei, scria despre luminozitatea cerului pe timp de noapte în lucrarea sa Dissertation cum Nuncio Sidereo din 1610. Kepler trăgea concluzia că întunericul specific nopţii contrazicea concepţia specifică vremurilor, anume că Universul este infinit în timp şi spaţiu. Din punctul lui de vedere undeva se afla o margine, pe care oamenii nu o puteau detecta deoarece Terra s-ar afla în centrul Universului.

O imagine animată descrie paradoxul: dacă Universul ar fi infinit în timp şi spaţiu şi ar fi populat de un număr infinit de stele, distribuite uniform în toate direcţiile, atunci cerul pe Pământ ar trebui să fie noaptea tot la fel de luminat ca şi ziua.
Credit: Wikimedia Commons.

Justificarea conform căreia apa din atmosferă dispersează lumina solară şi ne face să vedem cerul albastru şi luminos nu este un răspuns complet pentru acest paradox, mai ales că atmosfera are pe timp de noapte o compoziţie aproximativ identică cu cea din timpul zilei.

De-a lungul timpului au fost formulate mai multe posibile explicaţii ale paradoxului.

O presupunere ar fi că praful interstelar şi norii de gaz aflaţi în spaţiul dintre Terra şi stele absorb lumina acestora, împiedicându-ne să observam totalitatea stelelor. Explicaţia se dovedeşte greşită, deoarece calculele estimative cu privire la cantitatea de materie interstelară ce ar trebui să existe în Univers pentru a se produce fenomenul de mai sus arată că în situaţia în care presupunerea ar fi adevărată, atunci şi Soarele ar fi înconjurat de un nor de praf.

Faptul ca numărul stelelor este finit ar putea fi şi el un răspuns la paradox. Totuşi, există un număr suficient de stele pentru a putea tapeta bolta cerească cu acestea. Deci nici acesta nu pare a fi răspunsul.

Universul nu are o distribuţie uniformă a materiei. Stelele sunt concentrate în galaxii, iar galaxiile în roiuri de galaxii. Din această afirmaţie putem trage concluzia că cerul este mai întunecat noaptea deoarece în spatele unei stele pot exista ascunse pentru noi multe altele. Este o presupunere care nu poate fi încă totalmente contrazisă.

Cea mai plauzibilă explicaţie vine din faptul că Universul a avut un început în spaţiu şi timp

Explicaţia cea mai bună pentru paradoxul lui Olbers este însă legată de vârsta Universului şi a corpurilor cereşti din componenţa acestuia. Stelele au o durată de viaţă limitată, de ordinul a 10 miliarde de ani. Unele se nasc abia acum, altele deja s-au stins. Lumina altora poate nici nu a ajuns încă la noi. Cu alte cuvinte, totalitatea stelelor nu pot lumina bolta cerească terestră deodată. Pe de altă parte, faptul că Universul este în expansiune produce modificări în radiaţia pe care noi o receptăm de la stele. Deoarece spaţiul se dilată, stele se îndepărtează de noi şi lumina suferă un fenomen de deplasare spre roşu, ajungându-se ca radiaţia emisă cândva de stea în domeniul vizibil să fie receptată pe Terra sub forma de radiaţie în infraroşu.

Cerul nu este deloc întunecat dacă îl privim în alt domeniu al undelor decât cel vizual. Radioastronomii au descoperit aşa-numita radiaţie cosmică de fond, care este uniform repartizată pe suprafaţa boltei cereşti.

Din cele mai sus menţionate, ideea cea mai importantă este că întunericul nopţii, o observaţie aparent banală, este o dovadă grăitoare pentru faptul că trăim într-un Univers ce are o vârstă finită şi deci nu există dintotdeauna, asa cum omenirea a crezut multă vreme. Totodată, faptul că Universul se află în expansiune se dovedeşte benefic pentru existenţa noastră, deoarece în lipsa expansiunii cerul ar putea fi de 180.000 de ori mai luminos decât este acum, condiţii în care lumea ar fi arătat cu totul altfel astăzi.

Bibliografie:

Nussbaumer H. , Schmid H. M. : Astronomie, 8. Auflage, vdf Hochschulverlag AG Zürich, 2003
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/olbers.html
http://www.asterism.org/tutorials/tut09-1.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Olbers%27_paradox