Vad är Olbers paradox?
Olbers 'paradox, även känd som den mörka natthimlen paradox, är namnet som ges till problemet att förklara varför himlen är mörk på natten. Pusslet poserades först vid en tidpunkt då det antogs att universum var statiskt, oändligt i omfattning och oändligt gammalt. Baserat på dessa antaganden verkar det som om himlen borde vara ljus, eftersom det skulle finnas ett oändligt antal stjärnor som skulle täcka alla punkter på himlen. Paradoxen är uppkallad efter Heinrich Olbers, som 1826 uttalade att varje siktlinje skulle sluta vid en stjärna och göra himlen ljus. Problemet hade dock uppstått flera gånger tidigare i astronomiens historia, tillbaka till 1500-talet.
Den tidigaste kända hänvisningen till paradoxen kommer från astronomen Thomas Digges 1576, som stötte på problemet i sin beskrivning av ett oändligt universum med en slumpmässig fördelning av stjärnor. 1610 citerade Johannes Kepler vad som skulle bli känt som Olbers paradox för att visa att universum måste vara ändligt. Det tycktes emellertid finnas ett problem med ett ändligt universum, vilket var att det skulle kollapsa på sig själv på grund av tyngdkraftsattraktionen hos stjärnorna och planeterna i den. De flesta astronomer antog därför att universum var oändligt och så var paradoxen kvar.
De ursprungliga förslagen om att de flesta av stjärnorna var för långt borta för att ses så avvisades snabbt. Om universum var oändligt gammalt skulle ljus från stjärnor ha en oändlig tid att nå oss, så även de mest avlägsna stjärnorna skulle bidra till en ljus himmel. Det kan matematiskt visas att för ett oändligt universum med jämnt fördelade stjärnor måste hela himlen vara lika ljus som en genomsnittlig stjärna. Stjärnans ljusstyrka minskar med avståndet, men antalet stjärnor ökar med avståndet, utan gräns i ett oändligt universum. Effekterna avbryter och lämnar en ljus himmel.
Olika ytterligare försök gjordes för att lösa pusslet under de närmaste hundra åren. Ett tidigt försök till en förklaring var att de flesta stjärnbelysningar döljdes av damm. Även om det är sant att dammmoln i vår galax blockerar stora delar av den från synen, om det fanns ett oändligt antal stjärnor, så småningom skulle allt damm värmas upp och glöda, precis som stjärnorna.
Ett annat förslag var att stjärnorna inte fördelades slumpmässigt utan arrangerades i grupper med stora tomrum emellan. Vi vet nu att detta faktiskt är fallet: stjärnor grupperas i galaxer, som grupperas i kluster och superkluster. I största skala är dock universum homogent och Olbers paradox, som beskrivs av Olbers själv, säger att varje siktlinje måste sluta vid en stjärna. Med uttrycket på detta sätt är det uppenbart att en icke-slumpmässig gruppering av stjärnor bara kunde redogöra för den mörka himlen om stjärnorna råkade vara uppradade bakom varandra och blockerade varandras ljus - ett scenario som ingen kunde ta på allvar.
Det var inte förrän upptäckten av Edwin Hubble, 1929, som universum expanderar som en upplösning till Olbers paradox presenterade sig. Det är nu känt att det observerbara universum expanderar i en takt som ökar med avstånd och när vi ser bakåt i tiden kommer vi till en punkt med liten volym och enorm täthet. Detta ger två skäl till varför himlen är mörk. Den första och viktigaste orsaken är att universum har en ändlig ålder, så det hade inte varit tid för ljus från stjärnor utanför ett visst avstånd att nå oss. En andra orsak är att universumets expansion exponerar en Doppler-förskjutning i ljuset från stjärnor som ökar med avståndet; bortom ett visst avstånd skulle allt ljus skiftas bortom det synliga spektrumet, vilket skulle göra alla stjärnor osynliga.