La paradoja de Olbers es la contradicción aparente que existe entre que el cielo nocturno sea negro y que el Universo sea infinito. Si lo es, cada línea de visión desde la Tierra debería terminar en una estrella. Por tanto, el cielo debería ser completamente brillante.
Pero los astrónomos saben que durante la noche el cielo que hay entre las estrellas es negro. Una paradoja ocurre cuando se llega a dos resultados opuestos utilizando dos métodos de razonamiento en apariencia válidos. La paradoja de Olbers recibe el nombre del físico y astrónomo alemán Wilhelm Olbers, que escribió sobre la paradoja en la década de 1820.
La paradoja existente entre una noche oscura y un universo infinito se conocía antes de que fuera discutida por Olbers. A principios del siglo XVII, el astrónomo alemán Johannes Kepler utilizó la paradoja para respaldar la idea de que el Universo es infinito. En 1715, el astrónomo británico Edmund Halley identificó en el cielo algunas zonas brillantes y propuso que el cielo no brilla uniformemente durante la noche porque, aunque el Universo es infinito, las estrellas no están distribuidas de manera uniforme.
El astrónomo suizo Jean-Philippe Loys de Chéseaux comenzó a estudiar la paradoja basándose en el trabajo de Halley. Al final de un libro que trataba del brillante cometa que estudió en 1743, Chéseaux discutió la paradoja de forma explícita. Sugirió que o bien la esfera de las estrellas no era infinita o bien la intensidad de la luz disminuía rápidamente con la distancia, quizás debido a cierto material absorbente presente en el espacio.
En 1823 Olbers planteó la solución de que el cielo era oscuro de noche porque algo en el espacio bloqueaba la mayor parte de la luz estelar que debía llegar a la Tierra. Los científicos actuales se han dado cuenta de que la solución de Olbers no funcionaría, ya que la materia en el espacio que bloqueara la luz se calentaría con el tiempo y, finalmente, radiaría con tanto brillo como las estrellas. Las traducciones de los artículos de Olbers al inglés y al francés hicieron que su trabajo fuera bastante conocido. Durante los cien años siguientes la paradoja no fue discutida.
En 1948, el astrónomo británico Hermann Bondi se refirió a la paradoja de Olbers como una parte de la teoría del estado estacionario. La solución de Bondi era que la expansión del Universo provocaba que la luz percibida desde la lejanía fuera rojiza y, por tanto, con menor energía en cada fotón o partícula de luz. Esta solución es igualmente válida para la teoría del Big Bang.
En la década de 1960, el astrónomo estadounidense Edward Harrison llegó al entendimiento y solución actuales de la paradoja de Olbers. Harrison mostró que el cielo es oscuro de noche porque nosotros no vemos las estrellas que están infinitamente lejos. La solución de Harrison depende de que el Universo tenga una edad infinita. Dado que la luz tarda cierto tiempo en alcanzar la Tierra, mirar lejos en el espacio es como mirar en el pasado. Cada línea de visión desde la Tierra no termina en una estrella porque la luz de las estrellas más lejanas que se necesitan para crear la paradoja de Olbers todavía no ha alcanzado la Tierra.
Durante el tiempo de existencia del Universo, las estrellas no han emitido energía suficiente para hacer que el cielo nocturno brille. El efecto del desplazamiento hacia el rojo, por el que la energía de las estrellas más lejanas disminuye, es un efecto menor en este modelo.
Teoria del estado estacionario: es un modelo cosmológico desarrollado en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la Teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la década de los 50, y 60, su popularidad disminuyó notablemente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, y se considera desde entonces como cosmología alternativa.
De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la densidad del Universo (2 átomos de hidrógeno por cada m³ por cada 1.000 millones de años), esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por lo cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo.
Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las galaxias más cercanas. La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas. Buscar una explicación requiere la existencia de partículas de longitud milímetrica en el medio intergaláctico que absorba la radiación producida por fuentes galácticas extremadamente luminosas, una hipótesis demasiado forzada.
Edad y evolucion del universo: Constante de Hubble y Materia Oscura
Un Universo en expansión necesariamente nos presenta con una realidad evolutiva, hacia el pasado y hacia el futuro. Si conocemos las dimensiones actuales de un sistema, y su ritmo de cambio espacial,podemos inferir el tiempo transcurrido desde el comienzo de su expansión: así busca la Cosmología el determinar la edad del Universo a partir de su estado inicial de alta densidad y temperatura, el “Big Bang”.
La evolución futura nos coloca ante un dilema: o la expansión continúa por un tiempo ilimitado, o debe llegar a pararse, con la subsiguiente contracción de todas las masas hacia un mismo punto por efecto de la atracción gravitatoria. En ambos casos, la Física habla solamente de cambios en las condiciones de un acervo constante de masa-energía, regido por leyes físicas universales e inmutables con el paso del tiempo. Pero mientras que el comienzo del Universo es un paso de la noexistencia a la existencia, el final no implica un retorno a la nada, pues ninguna aplicación de leyes físicas lleva consigo la estricta aniquilación de lo que ya es materia.
Enana marron:Una enana marrón es un objeto de masa subestelar, incapaz, por tanto, de mantener reacciones nucleares continuas de fusión del hidrógeno en su núcleo. Sin embargo, apenas tiene diferenciación química según la profundidad ya que ha sufrido en algún momento de su vida convección desde la superficie hasta su centro a causa de débiles reacciones de fusión de isótopos residuales. El límite superior de masas es relativamente bien conocido estando comprendido entre las 75 y las 80 masas jovianas (MJ), según el grado de metalicidad.Las enanas marrones continuarán contrayéndose y enfriándose hasta llegar al equilibrio. Se cree que las enanas marrones son estrellas "fallidas" ya que contienen los mismos materiales que una estrella como el sol, pero con muy poca masa para brillar, son muy parecidas a los planetas gaseosos, no son del todo planetas pero no son del todo estrellas.
Materia oscura: materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede inferirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias, así como en las anisotropías del fondo cósmico de microondas. No se debe confundir la materia oscura con la energía oscura. De acuerdo con las observaciones actuales de estructuras mayores que una galaxia, así como la cosmología del Big Bang, la materia oscura constituye la gran mayoría de la masa en el Universo observable. Fritz Zwicky la utilizó por primera vez para declarar el fenómeno observado consistente con las observaciones de materia oscura como la velocidad rotacional de las galaxias y las velocidades orbitales de las galaxias en los cúmulos, las lentes gravitacionales de objetos de fondo por los cúmulos de galáxias así como el Cúmulo Bala (1E 0657-56) y la distribución de temperatura de gas caliente en galaxias y cúmulos de galaxias. La materia oscura también juega un papel central en la formación de estructuras y la evolución de galaxias y tiene efectos medibles en la anisotropía de la radiación de fondo de microondas. Todas estas líneas de pruebas sugieren que las galaxias, los cúmulos de galaxias y el Universo como un todo contienen mucha más materia que la que interactúa con la radiación electromagnética: lo restante es llamado "el componente de materia oscura".
La composición de la materia oscura se desconoce, pero puede incluir neutrinos ordinarios y pesados, partículas elementales recientemente postuladas como los WIMPs y los axiones, cuerpos astronómicos como las estrellas enanas y los planetas (colectivamente llamados MACHOs) y las nubes de gases no luminosos. Las pruebas actuales favorecen los modelos en que el componente primario de la materia oscura son las nuevas partículas elementales llamadas colectivamente materia oscura no bariónica.
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