Si el universo se extiende para siempre y si está lleno de estrellas, ¿por qué está oscuro el cielo nocturno? Esta es una pregunta que han formulado filósofos y científicos desde la Antigüedad. Así como un observador ve árboles en todas las direcciones cuando está parado en un bosque, cada línea de visión en un universo infinito debería terminar con el parpadeo de una estrella. El resultado neto debería ser un cielo en llamas con luz celestial. ¡No solo el cielo nocturno debería ser tan brillante, si no más brillante, que durante el día, sino que el calor de todos esos soles debería ser suficiente para hervir los océanos de la Tierra! Por lo tanto, la escena estrellada representada en la impactante imagen que acompaña a este artículo, debería parecer que faltan estrellas en comparación con mirar al Cosmos arriba.
Edgar Allen Poe reflexionó sobre este rompecabezas en su obra de 1850 titulada "El poder de las palabras". Se refirió a la iluminación combinada irradiada por la luz celestial como las "paredes doradas del Universo". Por ejemplo, un observador en un bosque ve una pantalla de árboles porque el bosque continúa más allá del límite de fondo: la distancia promedio a la que un árbol interrumpe la línea de visión. Del mismo modo, desde cualquier punto en un Universo sin fin lleno de estrellas, las estrellas cercanas deben superponerse a las estrellas que están más lejos hasta que cada centímetro cuadrado de la vista se llene con la luz de un Sol distante.
Las estimaciones actuales sitúan el número de estrellas en el Universo en 70 sextillones (70,000 millones de millones), según una encuesta de 2003 realizada por astrónomos australianos. ¡Eso es diez veces la cantidad de granos de arena combinados en todas las playas y desiertos de la Tierra y ciertamente más que suficiente para llenar todo el cielo con luz de estrellas!
Pero, el cielo nocturno no está inundado por la luz del Universo, por lo que los primeros teóricos especularon que las estrellas tenían un número limitado o que su luz no lograba alcanzar la Tierra. Cuando se descubrió el polvo interestelar, algunos pensaron que se había encontrado la razón. Pero, los cálculos indicaron rápidamente que si las partículas de polvo absorbieran toda la luz de las estrellas faltantes, las partículas de polvo comenzarían a brillar.
La respuesta fue finalmente explicada por las implicaciones de la teoría de la relatividad de Albert Einstein.
En algún lugar entre diez y veinte mil millones de años atrás, el Universo se formó por un evento llamado Big Bang. Por qué ocurrió y qué lo precedió siguen siendo los misterios más profundos, pero que ocurrió ahora parece bastante irrefutable para la mayoría de la comunidad científica. Toda la materia y la energía, esencialmente todo lo que alguna vez fue, es o puede ser, se limitó a un estado concentrado, inimaginablemente denso. Curiosamente, no era como si todo en el Universo estuviera apretado en algún lugar rodeado de un espacio lleno de nada. De hecho, fue el universo: todo el asunto, energía y todo el espacio que llenan. Su tamaño externo no era importante ya que no tenía superficie exterior; nada existía fuera de esto, esto todavía es cierto hoy.
Luego, por razones que aún se están debatiendo, este núcleo del Universo comenzó a expandirse a un ritmo extremadamente rápido como si hubiera experimentado una explosión. ¡Esta expansión nunca ha cesado, de hecho, su ritmo ha aumentado con el tiempo! Más al punto de nuestra discusión es el hecho de que el universo comenzó en un momento finito en el tiempo.
Otra implicación de la teoría de la relatividad también ayuda a explicar nuestros cielos nocturnos oscuros. La luz viaja a una velocidad finita. Sin embargo, se mueve tan rápido que su velocidad se expresa en la distancia que recorre durante un año. Esto se conoce como un año luz y durante ese tiempo, la luz atravesará 9,46 billones (9,46 × 1012) kilómetros o 5.88 billones (5.88 × 1012) millas.
El espacio y el tiempo están entrelazados. No podemos mirar hacia el espacio sin mirar también hacia atrás en el tiempo. El espacio es vasto y la separación entre estrellas es enorme. Por ejemplo, la distancia promedio entre estrellas es de unos pocos años luz. Pero, esto está cerca en comparación con otras longitudes medidas por astronomía. ¡La distancia desde nuestro Sol hasta el centro de nuestra Galaxia es de aproximadamente 26,000 años luz o 260 trillones de kilómetros! La distancia desde nuestra galaxia, la Vía Láctea, hasta la siguiente galaxia más cercana, ubicada en la constelación de Andrómeda, es de más de 2 millones de años luz. Eso significa que la luz que vemos esta noche desde la Gran Galaxia de Andrómeda (M31) se fue a la Tierra cuando no había seres humanos modernos, o Homo Sapiens, en este planeta, aunque nuestro linaje evolutivo estaba bien establecido. La distancia desde la Tierra hasta el objeto más distante, una galaxia vista por el telescopio espacial Hubble, es de unos trece mil millones de años luz. ¡Vemos esta galaxia como se veía antes de que se formara nuestra galaxia!
Entonces, la razón por la cual nuestros cielos nocturnos son negros, la razón por la cual el espacio no está lleno de luz cegadora es porque gran parte de la luz de las estrellas que llenan el cielo no ha tenido tiempo de llegar a la Tierra, muchas están tan lejos que son simplemente indetectables en este momento. Por lo tanto, aunque el número de estrellas es esencialmente infinito, el número de estrellas que podemos ver es finito y esto crea brechas oscuras en el cielo que vemos como la inmensidad del espacio.
También hay algunos otros factores que hacen que el espacio parezca no iluminado. Por ejemplo, muchas estrellas se extinguen o explotan con el tiempo y esto elimina su contribución a la cantidad de luz dentro del Universo. Además, la luz de las estrellas se reduce con el desplazamiento hacia el rojo, un fenómeno que está directamente relacionado con la expansión del Universo. El desplazamiento hacia el rojo es similar al efecto Doppler porque ambos implican el estiramiento de las ondas de luz.
El efecto Doppler describe el movimiento de una fuente de luz en relación con un observador. La luz de un objeto que se mueve hacia un observador se comprime hacia frecuencias más altas, o el extremo azul del espectro de luz. La luz de un objeto que se aleja se estira hacia las frecuencias más bajas o hacia el extremo rojo.
El desplazamiento hacia el rojo no tiene nada que ver con el movimiento de una fuente de luz, sino con la distancia a la que se encuentra una fuente de luz del observador. Dado que el espacio se expande en todas las direcciones, la luz de una fuente muy distante recorre una distancia cada vez mayor y la distancia cada vez mayor, en sí misma, extiende sus longitudes de onda de luz hacia el rojo. Cuanto más distante es una galaxia, más largo es el camino que debe recorrer su luz para llegar a la Tierra. Debido a que la distancia entre la galaxia y la Tierra también aumenta constantemente, su luz se extiende hacia el extremo rojo del espectro. Por lo tanto, la luz de galaxias muy lejanas puede desplazarse hacia afuera del espectro visible hacia el infrarrojo o, más allá de eso, hacia el reino de las ondas de radio. Por lo tanto, el desplazamiento hacia el rojo también reduce la extensión de la luz estelar visible que llega a la Tierra y hace que el cielo nocturno parezca más oscuro.
La imagen presentada con esta discusión fue producida por el astrónomo Brad Moore, desde su observatorio privado cerca de Melbourne, Australia, a principios de este año. Esta escena está situada cerca de la Gran Nebulosa de Carinae y se conoce como NGC 3324. También tiene un nombre común de la Nebulosa Keyhole y tanto ella como la Nebulosa Eta Carinae se encuentran a unos 9,000 años luz de la Tierra en la constelación sur de Carina. Se compone de un grupo de estrellas jóvenes y brillantes, algunas de las cuales iluminan la nebulosa circundante, rica en hidrógeno y hacen que brille.
Curiosamente, esto también se llama Nebulosa Gabriela Mistral debido a su extraña semejanza con el poeta chileno ganador del Premio Nobel. Mire de cerca y podrá ver su silueta en la nebulosa.
Sin embargo, los matices de esta estupenda imagen no son reales. Han sido asignados para representar también la composición del material que comprende esta vista. El oxígeno se representa en rojo, el verde indica la presencia de hidrógeno y el azufre se representa con un tono azul. Esta imagen requirió una exposición de 36 horas a través de un telescopio Ritchey-Chretien Cassegrain de 12.5 pulgadas y una cámara astronómica de 3.5 mega píxeles.
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Escrito por R. Jay GaBany
