A veces, las preguntas y respuestas más simples dan lugar a profundos conocimientos. Entre las preguntas enviadas a nuestra sección, había muchas maravillosas e interesantes, pero esta semana el lector, al
preguntar sobre el abismo del espacio profundo, recibe el honor de recibir una respuesta:
¿Puede el cosmos que vemos de noche ser negro, porque una persona puede ver no muy lejos?
En otras palabras, ¿por qué el cielo nocturno es tan oscuro y carente de luz?
Si lo piensas, esto no tiene sentido. De hecho, nuestra atmósfera es transparente, nos permite mirar hacia las profundidades del espacio cuando el Sol se encuentra al otro lado de nuestro mundo. Debido a nuestra ubicación en la galaxia, solo una parte del Universo está oculta para nosotros por el gas y el polvo galáctico, bloqueando la luz de las secciones centrales de la Vía Láctea. Pero si viviéramos en un Universo verdaderamente infinito, entonces, en cualquier dirección de visión a través de una distancia suficientemente grande, ciertamente tropezaríamos con un punto brillante de luz.
Por supuesto, podemos mirar a las profundidades más profundas del espacio, donde no se pueden ver ni estrellas ni galaxias, ni a simple vista, ni a través de telescopios ordinarios; podemos forzar el telescopio hacia ellas. Hubble para mirar esos puntos durante horas y días. Después de eso, encontramos que el Universo está realmente lleno de estrellas y galaxias. Millones, billones y decenas de billones de años, la luz viaja a través del Universo y llega a nuestro equipo. Puede tomar tiempo recolectar suficientes fotones desde una distancia tan grande, pero como la parte observable del Universo contiene al menos 170 mil millones de galaxias, uno puede preguntarse si su número es infinito.
En principio, esto es posible, pero la cantidad visible para nosotros no puede ser infinita solamente. En el siglo XIX,
Heinrich Wilhelm Olbers se dio cuenta de que si el Universo fuera realmente infinito y hubiera infinitas estrellas, tarde o temprano, donde sea que mire, su mirada tropezaría con la superficie de una estrella. No verías las galaxias como las vemos, ya que están compuestas principalmente por el vacío. Vería todas estas estrellas, además de todas las estrellas en las galaxias detrás de ellas, más estrellas aún más distantes, etc. Camina en línea recta miles de millones, billones, billones de años luz; tarde o temprano te encontrarás con una estrella.
Matemáticas simples: si toma un espacio infinito con una densidad de materia finita distinta de cero, luego, mirando desde cualquier lugar en cualquier dirección, tarde o temprano tropezará con esta sustancia a una distancia finita. Si el cosmos está lleno de estrellas, aunque raramente, pero sin fin, y con la misma densidad, entonces encontrarás una estrella, donde sea que mires. Y para evitar esto, tirar todo sobre la luz que absorbe el polvo no funcionará.
El teorema matemático, que establece que la luz de las estrellas de todas las direcciones, tarde o temprano, llega a su ubicación, es aplicable a todas las partes del espacio, incluido el polvo. Con el tiempo, este polvo se calentará para que también comience a brillar. Si este fuera nuestro Universo, estático, infinito, con estrellas infinitamente luminosas, el cielo nocturno sería siempre brillante.
¿Qué nos salva? Si quieres, lo creas o no, ¡pero es el Big Bang! El hecho de que el Universo no exista para siempre y, por lo tanto, solo podemos ver estrellas y galaxias ubicadas a una distancia finita de nosotros, y recibir una cantidad finita de luz y energía de ellas, explica por qué no hay una gran cantidad de estrellas en nuestro cielo nocturno. . Por supuesto, hay suficientes puntos de luz dispersos por todo el Universo. Pero la cantidad que vemos está limitada por la velocidad de la luz y la física del universo en expansión, por supuesto. Lo más probable es que el Universo sea mucho más grande, hay más estrellas y galaxias en él más allá de nuestra vista, pero no pueden iluminar nuestro cielo, ya que no ha pasado suficiente tiempo desde el Big Bang para que su luz nos alcance. El universo puede ser infinito, pero solo podemos ver la luz que ha viajado 13.8 mil millones de años, el tiempo que ha pasado desde el Big Bang.
"Espera un minuto", podrías argumentar, "¡el Big Bang dice que en el pasado el Universo era más cálido y denso, así que hoy debemos ver toda la radiación de este estado en todas las direcciones!" Y esto fue así, antes de que aparecieran las primeras estrellas y galaxias; Hace 13.800 millones de años, el Universo estaba tan caliente que no podían surgir átomos neutros en él. Y cuando se forman átomos neutros, la luz puede viajar libremente en línea recta, y hoy debe llegar a nuestros ojos constantemente y desde todas las direcciones.
Alrededor del 1% de las estadísticas de televisión es CMBY en realidad vemos y aceptamos esta luz, cada vez que encendemos el viejo televisor analógico en el tercer canal. La "nieve" que ves proviene de varias fuentes: transmisiones de radio humanas, el Sol, agujeros negros y todo tipo de otros fenómenos astrofísicos. Pero aproximadamente el 1% proviene del resplandor residual del Big Bang: de la radiación relicta. Si pudiéramos mirar las partes de microondas y ondas de radio del espectro en lugar de la parte visible, veríamos el cielo nocturno con aproximadamente el mismo brillo, sin áreas oscuras.
Es una combinación de dos hechos:
1. El universo existe por un tiempo finito,
2. podemos ver la luz solo en la parte visible del espectro,
oscurece el cielo nocturno. La única razón por la que vemos en el cielo nocturno exactamente lo que vemos es porque la luz de nuestro sol está en una parcela de varios miles de Kelvin, por lo que vemos todo esto: estrellas, galaxias y objetos que reflejan la luz del Sol. Si pudiéramos ver varias unidades de Kelvin en las regiones espectrales, todo el cielo nocturno sería brillante para nosotros. En cierto sentido, ¡fueron las limitaciones de nuestros sentidos las que nos impulsaron a estudiar el Universo!