Wat is de paradox van Olbers?
Olbers 'paradox, ook bekend als de donkere nachthemelparadox, is de naam die wordt gegeven aan het probleem van het verklaren waarom de hemel' s nachts donker is. De puzzel werd voor het eerst gesteld op een moment dat werd aangenomen dat het universum statisch was, oneindig in omvang en oneindig oud. Op basis van deze veronderstellingen lijkt het erop dat de lucht helder moet zijn, omdat er een oneindig aantal sterren zou zijn dat elk punt in de hemel zou bedekken. De paradox is vernoemd naar Heinrich Olbers, die in 1826 verklaarde dat elke gezichtslijn zou eindigen op een ster, waardoor de lucht helder zou worden. Het probleem was echter eerder in de geschiedenis van de astronomie meerdere keren aan de orde geweest, teruggaand tot de 16e eeuw.
De vroegst bekende verwijzing naar de paradox komt van de astronoom Thomas Digges in 1576, die het probleem tegenkwam in zijn beschrijving van een oneindig universum met een willekeurige verdeling van sterren. In 1610 citeerde Johannes Kepler wat bekend zou worden als de paradox van Olbers om aan te tonen dat het universum eindig moet zijn. Er leek echter een probleem te zijn met een eindig universum, dat in zichzelf zou instorten door de aantrekkingskracht van de sterren en planeten erin. De meeste astronomen gingen er daarom van uit dat het universum oneindig was en dus bleef de paradox bestaan.
Aanvankelijke suggesties dat de meeste sterren te ver weg waren om gezien te worden, werden snel afgewezen. Als het universum oneindig oud zou zijn, zou licht van sterren een oneindige hoeveelheid tijd hebben om ons te bereiken, dus zelfs de meest verre sterren zouden bijdragen aan een heldere hemel. Het kan wiskundig worden aangetoond dat voor een oneindig universum met gelijkmatig verdeelde sterren, de hele hemel zo helder moet zijn als een gemiddelde ster. De helderheid van sterren neemt af met de afstand, maar het aantal sterren neemt toe met de afstand, zonder beperking in een oneindig universum. De effecten verdwijnen en laten een heldere hemel achter.
Verschillende pogingen werden ondernomen om de puzzel in de komende honderd jaar op te lossen. Een vroege poging tot een verklaring was dat het meeste sterrenlicht werd verduisterd door stof. Hoewel het waar is dat stofwolken in ons sterrenstelsel grote delen ervan uit het zicht blokkeren, zou, als er een oneindig aantal sterren was, uiteindelijk al het stof opwarmen en gloeien, net als de sterren.
Een andere suggestie was dat de sterren niet willekeurig werden verdeeld, maar werden gerangschikt in groepen met grote daartussenin. We weten nu dat dit in feite het geval is: sterren zijn gegroepeerd in sterrenstelsels, die zijn gegroepeerd in clusters en superclusters. Op de grootste schaal is het universum echter homogeen en stelt Olbers 'paradox, zoals beschreven door Olbers zelf, dat elke gezichtslijn moet eindigen op een ster. Op deze manier geformuleerd, is het duidelijk dat een niet-willekeurige groep sterren alleen de donkere lucht kan verklaren als de sterren toevallig achter elkaar zijn opgesteld en elkaars licht blokkeren - een scenario dat niemand serieus kon nemen.
Pas toen Edwin Hubble in 1929 ontdekte dat het universum zich uitbreidde, kwam er een oplossing voor de paradox van Olbers. Het is nu bekend dat het waarneembare universum groeit met een snelheid die toeneemt met de afstand en, terugkijkend in de tijd, komen we op een punt van een klein volume en enorme dichtheid. Dit geeft twee redenen waarom de lucht donker is. De eerste en belangrijkste reden is dat het universum een eindige leeftijd heeft, dus er zou geen tijd zijn geweest voor het licht van sterren voorbij een bepaalde afstand om ons te bereiken. Een tweede reden is dat de uitbreiding van het universum resulteert in een Doppler-verschuiving in het licht van sterren die toeneemt met de afstand; voorbij een bepaalde afstand zou al het licht voorbij het zichtbare spectrum worden verschoven, waardoor sterren onzichtbaar worden.