Perché il cielo è buio di notte?
Oggi, cercheremo di rispondere a una domanda ingannevolmente semplice posta nel titolo di questo articolo. Parliamo nel dettaglio del “paradosso del cielo buio”!
Contenuti
- Perché il cielo buio è considerato un paradosso?
- Qual è il paradosso di Olbers in termini semplici?
- Possibili (ma sbagliate) soluzioni al paradosso di Olbers
- Qual è la soluzione migliore al paradosso di Olbers?
Perché il cielo buio è considerato un paradosso?
Potresti pensare: "Cosa c'è da discutere? Il cielo è buio di notte perché il sole è tramontato!”. Ma pensa alle stelle.
La nostra sola Via Lattea contiene da 100 a 400 miliardi di stelle, e l'Universo osservabile contiene da 100 a 200 miliardi di galassie. È un numero enorme di stelle, a dir poco! Aggiungi a questo il presupposto che il nostro Universo potrebbe effettivamente essere infinito. Ogni piccola macchia del cielo che scegli di guardare dovrebbe contenere miriadi di stelle, e quindi il cielo notturno dovrebbe essere incredibilmente luminoso.
Tuttavia, in realtà, non è così. Questa incongruenza si chiama paradosso di Olbers, e la risolveremo in un paio di minuti.
Qual è il paradosso di Olbers in termini semplici?
La formulazione del "paradosso del cielo buio" è di solito attribuita all'astronomo tedesco Heinrich Wilhelm Olbers, anche se molti altri personaggi famosi (tra cui Johannes Kepler e Edgar Allan Poe) hanno contribuito a risolvere questo problema. Ecco il paradosso in termini semplici:
Se l'Universo è infinito, e c'è un numero infinito di stelle in esso, allora l'intero cielo dovrebbe essere coperto di stelle. Dovremmo essere in grado di vedere una stella in qualsiasi direzione guardiamo, quindi il cielo notturno dovrebbe essere illuminato. Perché allora è buio?
Per capire meglio il paradosso di Olbers, immaginati in mezzo a una fitta foresta. Ovunque guardi, vedresti un muro di alberi senza spazi tra loro. Ed è solo una foresta, che può essere grande ma non è affatto infinita. Ora cerca di estendere questa analogia ad un Universo infinito pieno di stelle!
Possibili (ma sbagliate) soluzioni al paradosso di Olbers
Nel corso dei secoli, ci sono stati diversi tentativi di spiegare il misterioso fenomeno del cielo notturno buio. Prendiamo in considerazione alcune di queste spiegazioni ed escludiamole.
Le stelle nell'Universo sono distribuite in modo frattale, non uniforme
Perché è sbagliato: Questa ipotesi avrebbe potuto spiegare il paradosso, ma i dati astronomici moderni non lo supportano. L'Universo sembra essere quasi perfettamente isotropo (cioè, lo stesso in tutte le direzioni).
L'Universo ha un numero finito di stelle
Perché è sbagliato: Anche se è finito, il numero di stelle nell'Universo è ancora enorme e sarebbe sufficiente per illuminare l'intero cielo notturno.
Non vediamo alcune stelle perché sono troppo lontane e quindi troppo deboli
Perché è sbagliato: Dividiamo l'Universo infinito in strati sferici simili con la Terra al centro. Se uno strato contiene una certa quantità di stelle, lo strato posizionato due volte più lontano dalla Terra conterrebbe quattro volte più stelle a causa dell'omogeneità dell'Universo. Tuttavia, secondo la legge dell'inverso del quadrato, le stelle nello strato successivo sarebbero anche quattro volte meno luminose quando osservate dalla Terra. Ciò significa che la luminosità totale di ciascuno di questi strati sarebbe la stessa. Quindi ogni strato di stelle produrrebbe la stessa quantità di luce, non importa quanto sia lontano. Di conseguenza, il cielo sarebbe illuminato uniformemente.
Lo spazio è pieno di polvere interstellare che blocca la luce dalle stelle lontane
Perché è sbagliato: La luce delle stelle riscalderebbe inevitabilmente la polvere. Secondo la legge di conservazione dell'energia, la polvere inizierebbe presto a riflettere la luce assorbita e a brillare esattamente come le stelle.
Qual è la soluzione migliore al paradosso di Olbers?
Ci sono due fattori principali che possono spiegare il "paradosso del cielo buio". A causa di entrambi, vediamo spazi vuoti tra le stelle nel cielo notturno.
- 1. L'Universo non è infinitamente vecchio.
Il nostro Universo ha circa 13,8 miliardi di anni. La luce richiede tempo per viaggiare, quindi possiamo osservare solo oggetti che si trovano a 13,8 miliardi di anni luce di distanza, non oltre. Poiché l'Universo ha dimensioni infinite, molte stelle e galassie sono invisibili a noi semplicemente perché la loro luce non ci ha ancora raggiunto.
- 2. L'Universo si sta espandendo.
L'espansione dell'universo è stata scoperta da Edwin Hubble nel 1929. Lui vide che la luce di stelle e galassie lontane "si estendeva" mentre si allontanavano rapidamente da noi. Questo fenomeno è noto come "spostamento rosso": accade quando la luce aumenta la sua lunghezza d'onda e si sposta verso l'estremità rossa dello spettro elettromagnetico. Le onde luminose provenienti da oggetti molto distanti si allungano così tanto da diventare infrarossi. Gli occhi umani non possono vedere la luce infrarossa, quindi stelle e galassie molto distanti diventano invisibili per noi.
In conclusione: Ovunque guardi nel cielo, c'è una stella o una galassia. Semplicemente non puoi vederne molte perché o la loro luce non ci ha ancora raggiunto o si è spostata nello spettro degli infrarossi. Ecco perché il cielo notturno appare buio all'occhio umano.
