Trazar el mapa de todo el universo y revisar su historia parece una tarea realmente difícil, para la que necesitaríamos costosos satélites espaciales, enormes telescopios en remotas cimas montañosas, o bien un cerebro como el de Einstein. No obstante, tan sólo observando el cielo una noche clara podemos hacer una observación tan profunda como la relatividad general: el cielo nocturno es oscuro. Aunque es una característica que damos por sentado, el hecho de que el firmamento sea oscuro y no tan brillante como el Sol nos dice mucho sobre nuestro universo.
Luz de estrella, brillo de estrella Si el universo fuera infinitamente grande y se extendiera indefinidamente en todas direcciones, veríamos estrellas independientemente de la dirección hacia la que miráramos. Toda línea de visión acabaría en la superficie de una estrella. Más allá de la Tierra, muchísimas estrellas llenarían el espacio. Es decir, sería parecido a mirar a través de un bosque lleno de árboles: de cerca, se puede distinguir cada uno de los troncos y, cuanto más cerca se estuviera, más grandes parecerían, pero muchísimos más árboles en la lejanía llenarían el campo de visión del observador. Por tanto, si se tratara de un bosque realmente grande, no se podría ver el paisaje que hay más allá de él. Pues esto mismo es lo que pasaría si el universo fuera infinitamente grande. Aunque las estrellas están más espaciadas que los árboles, serían suficientes para copar toda la visión. Y si todas las estrellas fueran como el Sol, entonces la luz estelar debería cubrir todo el cielo. Aunque una estrella lejana sea tenue, tendría que haber más estrellas a esa distancia. Si además le sumamos toda la luz de esas estrellas, la luz resultante sería tan intensa como la del Sol, así que todo el cielo nocturno debería brillar tanto como el Sol. Obviamente, sabemos que no es así. Johannes Kepler fue el primero en darse cuenta de la paradoja del cielo nocturno oscuro en el siglo XVII, pero fue en 1823 cuando el astrónomo alemán Heinrich Olbers la formuló por primera vez. Las soluciones a la paradoja son de mucho calado. Hay varias explicaciones, y cada una tiene elementos de verdad, que ahora los astrónomos modernos comprenden y adoptan. No obstante, es sorprendente que una observación tan simple pueda decirnos tanto.
El final a la vista La primera explicación que encontramos es que el universo no es infinitamente grande y tiene que acabar en alguna parte. Así que debe albergar un número limitado de estrellas, y no todas las líneas de visión conducirán a una estrella. De manera semejante, si permanecemos en el linde de un bosque o de una pequeña arboleda, podemos ver el cielo que hay más allá. Otra explicación podría ser que el número de estrellas más alejadas es menor, así que la luz que suman no es mucha. Como la luz viaja a una velocidad precisa, la luz de estrellas distantes tarda mucho más en alcanzarnos que la de las estrellas cercanas. La luz tarda ocho minutos en llegarnos desde el Sol, pero le cuesta cuatro años llegar desde la estrella más cercana, Alpha Centauri, y nada menos que 100.000 años en llegar hasta nosotros desde el otro lado de nuestra propia galaxia. La luz de la siguiente galaxia más cercana, Andrómeda, tarda dos millones de años en alcanzarnos y es el objeto más distante que podemos ver con el ojo desnudo. Por tanto, cuando miramos a lo lejos en el universo, estamos mirando al pasado y las estrellas distantes parecen más jóvenes que las cercanas porque su luz ha viajado mucho tiempo hasta alcanzarnos. Si las estrellas juveniles fueran más raras que las estrellas cercanas, podríamos obtener datos importantes para resolver la paradoja de Olbers.
Otro hecho que podría explicar la paradoja es que las estrellas tienen un tiempo de vida finito, así, las estrellas como el Sol viven durante 10.000 millones de años (las más grandes tienen una vida más corta, y las más pequeñas más larga). Las estrellas no existen en el universo más inmediato porque no hay tiempo para que hayan nacido. Por tanto las estrellas no han existido desde siempre.
Los cielos oscuros
Resulta difícil disfrutar de la belleza del cielo nocturno oscuro debido al resplandor de las luces de nuestras ciudades. A lo largo de la historia, la gente, en noches claras, ha levantado la vista y ha visto una columna luminosa de estrellas que se extendía por el cielo. Incluso en grandes ciudades, hace cincuenta años era posible ver las estrellas más brillantes y la franja de la Vía Láctea, pero hoy en día es muy difícil ver alguna estrella desde las ciudades, e incluso en el campo el cielo puede estar tapado por alguna nube de contaminación amarillenta. La vista que ha inspirado a los hombres durante las generaciones anteriores a la nuestra se ensombrece cada día más. Las luces de sodio de las calles son las principales culpables, especialmente las que malgastan energía iluminando hacia arriba, además de hacia abajo. Grupos de todo el mundo, como la Asociación por el Cielo Oscuro, de la que forman parte muchos astrónomos, reclaman que se modere la contaminación lumínica para preservar la vista del universo.
Las estrellas distantes pueden ser más tenues que el Sol debido al desplazamiento hacia el rojo. La expansión del universo alarga las longitudes de onda de la luz, lo que provoca que la luz de las estrellas distantes parezca más roja. Así que las estrellas que están muy lejos parecen un poco más frías que las estrellas cercanas. Esto también podría restringir la cantidad de luz que nos llega de las partes externas del universo.
Se han planteado ideas más extravagantes, como que el hollín de civilizaciones alienígenas, agujas de hierro o un extraño polvo gris nos bloquean la luz más lejana. No obstante, cualquier luz absorbida volvería a emitirse como calor, y por tanto aparecería en cualquier otra parte del espectro. Los astrónomos han revisado la luz del cielo nocturno en todas sus longitudes de onda, desde ondas de radio a rayos gamma, y no han visto signos de que haya luz estelar visible bloqueada.
Un universo a mitad de camino Así, la simple observación de que el cielo nocturno es oscuro nos permite afirmar que el universo no es infinito, que sólo existe desde hace una cantidad de tiempo limitada, que su tamaño es restringido y que las estrellas que hay en él no han existido desde siempre.
«Si la sucesión de estrellas fuera infinita, el fondo del cielo tendría una luminosidad uniforme, como la que se ve en la Galaxia: ya que no podría haber ningún punto de ese fondo en que no existiera una estrella.»
Edgar Allan Poe
La cosmología moderna se basa en estas ideas. Las estrellas más antiguas que vemos tienen alrededor de 13.000 millones de años, así que sabemos que el universo debió de formarse antes de ese momento. La paradoja de Olbers sugiere que no pudo ser mucho antes; de lo contrario, veríamos varias generaciones previas de estrellas, que no parecen existir.
Las galaxias lejanas parecen desde luego más rojas que las más cercanas, debido al desplazamiento hacia el rojo, lo que provoca que sean más difíciles de ver con telescopios ópticos y lo que confirma que el universo se expande. Las galaxias más lejanas que conocemos son tan rojas que se han vuelto invisibles y sólo pueden encontrarse en longitudes de onda infrarrojas. Los astrónomos han apodado al periodo durante el cual las primeras estrellas se encendieron, y donde las galaxias son tan rojas que casi desaparecen de la vista, las «edades cósmicas oscuras». La meta es intentar encontrar esos objetos primordiales para comprender por qué se formaron en primer lugar y cómo las estrellas y las galaxias crecen de pequeñas semillas bajo la acción de la gravedad.
Al postular su paradoja, Olbers no lo sabía, pero estaba preguntando las mismas preguntas que atañen a los cosmólogos actuales. Así que toda esta evidencia apoya la idea del Big Bang, la teoría de que el universo creció a partir de una vasta explosión que tuvo lugar hace 14.000 millones de años.
Cronología:
1610: Kepler observa que el cielo nocturno es oscuro
1832: Olbers formula la paradoja que lleva su nombre
1912: Vesto Slipher mide los desplazamientos al rojo de las galaxias
La idea en síntesis: nuestro universo finito