Por que a noite é escura se há estrelas infinitas? 200 anos do paradoxo de Olbers foram comemorados

O dia amanhece, um 7 de maio de 1823. Do segundo andar de sua casa, transformada em observatório amador, Heinrich Olbers dá os últimos retoques na matéria com a qual deixará seu nome na história. Aquela noite histórica terminou com um magnífico nascer do sol e levou à revelação de um paradoxo. Esse paradoxo, já apontado por outros, cativará gerações de pesquisadores e neófitos (entre eles o poeta Edgar Allan Poe) durante séculos. Por que as noites são escuras se há um número infinito de estrelas?

a perda do infinito

O visão de um universo eterno e ilimitado, compartilhada por Olbers e seus contemporâneos, implicava que o céu deveria ser povoado por um mar igualmente infinito de estrelas. Mas naquela feliz madrugada Olbers percebeu que, diante de infinitas estrelas, não importa para qual direção apontamos nossos olhos ou telescópios: o olhar sempre interceptaria uma delas.

Olbers, que havia deixado de exercer a profissão de oftalmologista em 1820 para se dedicar exclusivamente à astronomia, levantou à comunidade científica, em 7 de maio de 1823, o emocionante paradoxo que leva seu nome. Ele afirma que o modelo cosmológico da época sugere que cada ponto do céu deveria ser tão brilhante quanto a superfície do Sol. A noite, portanto, não seria escura. Cada vez que olhamos para o céu devemos ficar cegos pela luz do infinito mar de estrelas.

procurando explicações

Olbers procurou por razões pelas quais isso não acontece. Ele propôs que a luz das estrelas fosse absorvida pelo poeira interestelar que encontrou a caminho da Terra, e que quanto maior a distância que nos separa da estrela, maior a absorção.

Mas o astrônomo John Herschel derrubou o argumento. Herschel mostrou que qualquer meio absorvente preenchendo o espaço interestelar eventualmente aqueceria e irradiaria novamente a luz recebida. Portanto, o céu ainda estaria claro.

O comunidade científica Ele deixou o paradoxo proposto por Heinrich Olbers sem solução até seu último suspiro aos 81 anos, em 2 de março de 1840.

Muitas estrelas e galáxias em um fundo escuro, de acordo com as imagens do JWST. E. SA/Webb, NASA & CSA, A. Martel, CC BY

Um enigma para Edgar Allan Poe

Oito anos depois, do outro lado do Oceano Atlântico, em 3 de fevereiro de 1848, Edgar Allan Poe, famoso após a publicação de O Corvoapresentou seu cosmogonia do universo na New York Society Library (como fez com seu poema eureca). Poe estava convencido de que havia resolvido o enigma popularizado por Olbers, conforme afirmava em sua correspondência.

Para começar, Poe propôs, ao contrário do filósofo Immanuel Kant e do astrônomo matemático Pierre-Simon Laplace, que o cosmos surgiu de um único estado da matéria (“Unidade”) que se fragmentou, cujos restos se espalharam sob a ação de um força repulsiva.

O universo seria então limitado a uma esfera finita de assunto. Se o universo finito é povoado por um número suficientemente pequeno de estrelas, não há razão para encontrar uma em todas as direções que olhamos. A noite pode ser escura novamente.

Poe também encontrou uma saída para o paradoxo, embora o universo fosse finito: se assumirmos que a extensão da matéria é infinita, que o universo começou em algum instante no passado, então o tempo que a luz leva para chegar até nós limitaria o volume do universo observável.

Esse intervalo de tempo constituiria um horizonte além do qual as estrelas distantes permaneceriam inacessíveis, mesmo aos nossos telescópios mais poderosos.

Edgar Allan Poe morreu um ano depois, em 7 de outubro de 1849, aos 40 anos, sem saber que suas intuições resolviam o problema. enigma cientista do céu noturno escuro mais de um século depois de criá-los.

Missão Planck: A imagem mais detalhada da história da radiação cósmica de fundo: os vestígios do Big Bang. Colaboração Planck / ESA, CC BY

Os “dois fatos e meio” para explicar o cosmos

No período entre guerras, surgiram múltiplas teorias do cosmos, baseadas na relatividade geral de Einstein. Além disso, o campo da cosmologia, até então reservado em grande parte para metafísicos e filósofos, começou a ser testado por observações. De acordo com o radioastrônomo Peter Scheuer, a cosmologia em 1963 baseava-se em apenas “dois fatos e meio”:

  • Fato 1: O céu noturno é escuro, algo que sempre se soube.
  • Fato 2: As galáxias estão se afastando umas das outras, como intuiu Georges Lemaître e como mostraram as observações de Hubble, publicadas em 1929.
  • Fato 2.5: O conteúdo do universo provavelmente está evoluindo à medida que o tempo cósmico se desenrola.

A interpretação dos fatos 2 e 2.5 gerou grandes polêmicas na comunidade científica nas décadas de 1950 e 1960. Defensores do modelo estacionário do universo e defensores do modelo do Big Bang eles admitiram, no entanto, que qualquer modelo correto tinha que explicar a escuridão do céu noturno.

O cosmólogo Edward Harrison resolveu o conflito em 1964.

Que o paradoxo descanse em paz

Do Rutherford High Energy Laboratory, perto de Oxford, Harrison mostrou que o número de estrelas no universo observável é finito. Embora sejam muito numerosos, são formados em quantidades limitadas a partir do gás contido nas galáxias. Esse número limitado, combinado com o volume gigantesco que hoje cobre a matéria do universo, faz com que a escuridão se manifeste entre as estrelas.

Na década de 1980, os astrônomos confirmaram a resolução proposta por Poe, Kelvin e Harrison. Alguns, como Paul Wesson, até desejavam que o paradoxo de Olbers finalmente descansasse em paz.

No meio de uma densa floresta, os troncos das árvores são visíveis em todas as direções. Pxhere, CC BY

Um céu duas vezes mais brilhante além de Plutão

Mas o Olá bom paradoxos eles nunca morrem completamente.

Medições recentes da New Horizons, em uma órbita além de Plutão e além da poeira do Sistema Solar interno, indicam que o céu é duas vezes mais brilhante do que prevemos com base apenas nas estrelas. Desta vez, ou não há estrelas ou há luz que não podemos ver. É um novo fundo cósmico?

A questão da escuridão do céu, portanto, permanece válida, e é boas notícias ciência, 200 anos depois que Olbers levantou pela primeira vez a escuridão da noite e as estrelas infinitas.

Alberto Domínguez, Investigador em Astrofísica, Universidade Complutense de Madrid; David Valls-Gabaud, Astrofísico, Diretor de Pesquisa do CNRS, Observatoire de Paris; Hervé Dole, Astrofísico, Professor, Vice-presidente, arte, cultura, ciência e sociedade, Université Paris-Saclay; Jonathan Biteau, Maître de conferencia en physique des astroarticles, Université Paris-Saclay; José Fonseca, Assistente de Investigação, Universidade do Porto; Juan Garcia-Bellido, Professor de Física Teórica, Universidade Autônoma de Madri e Simon Driver, ARC Laureate Fellow e Winthrop Research Professor no International Centre for Radio Astronomy Research, UWA., The University of Western Australia.

Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation. Leia o original.

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