Quanti di noi si sono ritrovati a scrutare il cielo stellato nelle notti d’agosto? Sono certa che ogni individuo nel corso della propria vita, almeno una volta, abbia provato a contare le stelle nel cielo notturno.
Nel lontano 1826, ci provò anche l’astronomo tedesco Heinrich Wilhelm Olbers che diede una propria personale interpretazione nel cosiddetto paradosso di Olbers.
Come è possibile che il cielo notturno sia buio nonostante l’infinità di stelle presenti nell’universo?
Ma come mai l’astronomo fu così rivoluzionario?
Le convinzioni della comunità scientifica a quei tempi erano:
- l’universo ha una estensione infinita;
- l’universo esiste da infinito tempo ed è immutabile;
- l’universo è omogeneo e isotropo, ovvero le stelle sono disposte in modo uniforme nello spazio.
Con tali convinzioni, il paradosso non appare così tanto irreale.
Però, nonostante la luminosità diminuisca con l’aumentare della distanza, il numero delle stelle visibili aumenta più guardiamo lontano. Proviamo a dimostrare analiticamente la cosa.
Consideriamo l’universo come un guscio sferico di spessore s e raggio R , il flusso luminoso relativo della stella f a distanza R da noi risulta essere:
In cui L rappresenta la luminosità intrinseca di una singola stella.
Consideriamo adesso N il numero totale di stelle presenti nel guscio di volume
dove n sta per il numero di stelle in unità di volume.
Mettendo insieme le due equazioni precedenti otteniamo che il flusso luminoso totale F è indipendente dalla distanza che la stella ha nei nostri confronti.
E dunque sia gusci vicini che lontani irradiano la stessa quantità di luce.
Se pensiamo, inoltre, che l’universo è composto da infiniti gusci sferici otteniamo una dimostrazione analitica di come il paradosso di Olbers possa essere mostruosamente vero.
Le soluzioni che vennero proposte a tal punto furono del tutto confutate quasi immediatamente:
- la presenza di nubi interstellari di polvere presenti nello spazio vuoto che oscurano le stelle lontane. Questa soluzione non regge però ad un’analisi termodinamica, in quanto la radiazione assorbita scalderebbe la materia fino a farle riemettere la stessa quantità di luce (Radiazione di corpo nero).
- la limitatezza della velocità della luce, ma essa risulta già essere approssimativamente nota.
Quindi, come siamo riusciti a raccapezzarci in questo paradosso? Ci siamo riusciti grazie ad Hubble e alla sua teoria sull’espansione dell’universo. Nel 1929 l’astronomo statunitense Edwin Hubble dimostrò, infatti, che l’universo attuale si sta espandendo e che dunque deve aver avuto un’origine nel passato.
Se provassimo a guardare molto lontano rispetto al punto di riferimento terrestre, vedremo le galassie allontanarsi con una velocità proporzionale alla distanza relativa (dettata dalla Legge di Hubble), fino ad un limite simile alla velocità della luce e quindi diventano impossibili da vedere. Ma poiché la luce ha velocità finita, guardare lontano significa anche guardare indietro nel tempo, fin al punto in cui si osserva l’istante della nascita del cosmo, il Big Bang.
In pratica l’universo visibile ci appare di dimensioni limitate nello spazio e nel tempo, per cui la luce ci giunge da un numero limitato di stelle tale che il cielo ci appare nero.
Quindi, adesso, ogni qual volta vi soffermerete ad osservare le stelle che brillano nel cielo notturno, ricordatevi che non state osservando una semplice luce ma una luce proveniente dal passato.
Pensavate fosse impossibile? Ebbene non è così.
