¿Por qué la noche es oscura?

Los cartógrafos de la Edad Media y hasta el Renacimiento europeo utilizaban toda una serie de monstruos marinos para representar los territorios inexplorados. Sirenas, serpientes gigantes y criaturas de todo tipo eran el aviso para navegantes. Más allá es peligroso, alertaban. Las criaturas míticas simplemente llenaban el espacio que lo desconocido dejaba en los mapas.

Las fronteras, sobre todo en ciencia, siempre generan más preguntas que respuestas. Hay que explicar dónde están, por qué están ahí y sobre todo qué puede haber más allá. En nuestro entorno cultural, nuestros antepasados subieron a los barcos para que los mapas se fueran poco a poco sacudiendo los monstruos. Gracias a la exploración del mundo, las criaturas terribles salieron de los mapas, pero continuaron habitando desde la imaginación humana los fondos marinos y las noches oscuras, sosteniendo así el lucro de los programas de misterio.

Quedémonos en la noche. ¿Por qué la noche es oscura? La pregunta no es tan banal como pudiera parecer en una primera impresión y su respuesta, que no es sencilla en absoluto, encierra en sí uno de los mayores descubrimientos de la cosmología moderna.

Un cielo de noche y sin luna es negro, pero está plagado de estrellas, esto claro si tienes la suerte de poder escapar de la contaminación lumínica de las ciudades. Imaginemos que estamos en medio de un bosque, un bosque denso, puede ser incluso una selva. Allá donde miremos solo habrá troncos, salvo si lo hacemos hacia arriba (o abajo) que es donde no hay árboles y tendremos la posibilidad de encontrarnos con el cielo (o el suelo). Podemos hacer el mismo ejercicio con una piscina en China o una playa del Mediterráneo en verano, donde los flotadores, las toallas y las personas cubrirán todas las líneas de visión. De nuevo, salvo si miramos hacia arriba.

Volvamos al cielo, si traducimos los árboles del bosque a estrellas y si el cielo es infinito, con estrellas aquí y allá, mires donde mires, tu ojo se acabará encontrando con la luz de alguna. No debería ser oscuro, todo el cielo de noche debería ser brillante, tanto como la superficie del Sol. Pero no lo es, ¿Por qué?

El problema acosó a Kepler, el famoso astrónomo, como un fantasma. La solución a la oscuridad de la noche tenía que estar en que las estrellas solo deben existir hasta una cierta distancia, más allá no debería haber nada. Así, Kepler trasladó al espacio el problema de lo desconocido en los mapas. Aquí yacen dragones, pensó, estableciendo límites, fronteras, un territorio del más allá, pero esta vez en un espacio donde no se puede navegar. Obviamente, esto es una solución muy pobre al problema, ya que plantea una serie de preguntas de difícil solución. ¿Por qué habría estrellas solo a una cierta distancia? ¿Por qué no más allá? Y, si no hay estrellas, ¿no hay nada?

Cuando Newton apareció en el mundo, también se planteó la cuestión de la oscuridad del cielo nocturno, e introdujo el infinito como respuesta. Argumentaría que las estrellas deberían estar dispersas aleatoriamente en un universo infinito. Si no fuese así, la fuerza gravitatoria en cualquier número finito de estrellas provocaría que cayesen todas juntas y el universo se convertiría en un chapapote gigante. Como esto no ha ocurrido, la conclusión lógica es que el universo era infinito, estático y eterno. Vamos, un poco, como dios pero sin hijos. Pero entonces, por el argumento del bosque, el cielo no sería oscuro.

Estamos de nuevo en la casilla de salida y el enigma pasaría a la historia de la ciencia como la paradoja de Olbers, en honor del astrónomo amateur alemán de comienzos del siglo XIX que puso nombre al sinsentido de los cielos oscuros en un universo infinito que siempre ha estado y estará ahí. Heinrich Olbers intentó resolver su propia paradoja argumentando que la luz debía absorberse desde las estrellas lejanas hasta que llega hasta nosotros, por lo que no la veríamos. Lo que no tuvo en cuenta es que la luz se re-irradia y nos llegaría igual, no se había leído a Herschel.

Es tan bonito, desde mi punto de vista, preguntarse por qué se hace la luz como hacerse la pregunta contraria, ¿Por qué se hace la oscuridad? Y no deja de ser de algún modo irónico que la primera persona que dio con una respuesta convincente al dilema fue un escritor de cuentos de terror, nuestro querido Poe. Edgar Allan Poe, que además de escribir bien era un apasionado de la astronomía, propuso la verdadera solución científica al problema, al sugerir que el universo no es lo suficientemente viejo para llenarlo todo de luz.

Así que la solución a la oscuridad de la noche se encuentra en dos conceptos que pueden parecer obvios dado el conocimiento actual, pero que han supuesto toda una revolución para la ciencia. La construcción de un aparato de conocimiento que hubo de armar a partir de evidencias y pruebas que se fueron acumulando durante años ha revelado que la luz viaja a velocidad finita y que el universo tiene una edad, que no ha estado ahí siempre.

Aunque la solución al problema la sugirió una persona que no se dedicaba a la ciencia, lo difícil, lo verdaderamente importante es probar que esto es así. Y eso es más complicado. Esto es lo que muchos, de algún modo, no entienden. En ciencia no basta con proponer una solución a un problema, sino que hay que probar que la solución no falla y que otras soluciones no funcionan. Para continuar con la analogía de los dragones, hay que subirse a un barco, llenarlo de provisiones y navegar hacia lo desconocido. En este caso, apuntando telescopios, desarrollando muchas leyes y pruebas físicas.

El universo puede que sea infinito, pero la luz viajando a una velocidad finita no ha tenido tiempo de llegar desde la última esquina del universo hasta nosotros. La ciencia ha probado que Poe tenía razón y la parte observable del universo, aquella desde la que nos llega la luz desde el Big Bang, contiene demasiadas pocas estrellas para llenar la noche de luz. Al menos de esa que vemos con la sensibilidad que tenemos en los ojos, recordemos que hay otras luces, pero a esas, con nuestros ojos, somos simple y llanamente ciegos.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico, sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, subdirectora del Instituto de Astrofísica de Canarias.