Cos'è il paradosso di Olbers?
Il paradosso di Olbers, noto anche come paradosso del cielo notturno oscuro, è il nome dato al problema di spiegare perché il cielo è buio di notte. Il puzzle fu posto per la prima volta in un momento in cui si supponeva che l'universo fosse statico, infinito e infinitamente vecchio. Sulla base di questi presupposti, sembrerebbe che il cielo dovrebbe essere luminoso, in quanto vi sarebbe un numero infinito di stelle che coprirebbero ogni punto del cielo. Il paradosso prende il nome da Heinrich Olbers, che, nel 1826, dichiarò che ogni linea di vista sarebbe finita su una stella, rendendo il cielo luminoso. Il problema, tuttavia, era emerso diverse volte in precedenza nella storia dell'astronomia, risalente al XVI secolo.
Il primo riferimento noto al paradosso viene dall'astronomo Thomas Digges nel 1576, che incontrò il problema nella sua descrizione di un universo infinito con una distribuzione casuale di stelle. Nel 1610, Johannes Kepler citò quello che sarebbe diventato noto come il paradosso di Olbers per dimostrare che l'universo doveva essere finito. Sembrava che ci fosse un problema con un universo finito, che era che sarebbe crollato su se stesso a causa dell'attrazione gravitazionale delle stelle e dei pianeti al suo interno. La maggior parte degli astronomi quindi ipotizzò che l'universo fosse infinito e quindi il paradosso rimase.
I primi suggerimenti secondo cui la maggior parte delle stelle erano troppo lontane per essere viste furono rapidamente respinti. Se l'universo fosse infinitamente vecchio, la luce delle stelle avrebbe un infinito lasso di tempo per raggiungerci, quindi anche le stelle più distanti avrebbero contribuito a un cielo luminoso. Si può dimostrare matematicamente che per un universo infinito con stelle uniformemente distribuite, l'intero cielo deve essere luminoso come una stella media. La luminosità delle stelle diminuisce con la distanza, ma il numero di stelle aumenta con la distanza, senza limite in un universo infinito. Gli effetti si annullano, lasciando un cielo luminoso.
Sono stati fatti vari ulteriori tentativi per risolvere il puzzle nel corso delle prossime centinaia di anni. Un primo tentativo di spiegazione fu che la maggior parte della luce delle stelle era oscurata dalla polvere. Mentre è vero che le nuvole di polvere nella nostra galassia ne bloccano la vista, se ci fosse un numero infinito di stelle, alla fine tutta la polvere si riscalderebbe e brillava, proprio come le stelle.
Un altro suggerimento era che le stelle non erano distribuite casualmente, ma erano disposte in gruppi con grandi vuoti nel mezzo. Ora sappiamo che è proprio così: le stelle sono raggruppate in galassie, che sono raggruppate in ammassi e superammassi. Su scala più ampia, tuttavia, l'universo è omogeneo e il paradosso di Olbers, come descritto dallo stesso Olbers, afferma che ogni linea di vista deve finire su una stella. Espresso in questo modo, è chiaro che un raggruppamento non casuale di stelle potrebbe spiegare il cielo oscuro solo se le stelle fossero allineate una dietro l'altra, bloccando l'un l'altro la luce dell'altro - uno scenario che nessuno poteva prendere sul serio.
Non è stato fino alla scoperta di Edwin Hubble, nel 1929, che l'universo si sta espandendo che si è presentata una risoluzione al paradosso di Olbers. È ormai noto che l'universo osservabile si sta espandendo ad una velocità che aumenta con la distanza e, guardando indietro nel tempo, arriviamo a un punto di volume minuscolo e densità enorme. Questo dà due ragioni per cui il cielo è scuro. La prima e più importante ragione è che l'universo ha un'età finita, quindi non ci sarebbe stato il tempo per la luce delle stelle oltre una certa distanza di raggiungerci. Un secondo motivo è che l'espansione dell'universo provoca uno spostamento Doppler nella luce dalle stelle che aumenta con la distanza; oltre una certa distanza, tutta la luce verrebbe spostata oltre lo spettro visibile, rendendo invisibili le stelle.