18.1 Algunas observaciones “ingenuas”
Puede parecer que las observaciones significativas desde el punto de vista cosmológico van a necesitar grandes y costosos equipos, fotografías de lejanas galaxias o de otros objetos exóticos y nada familiares. Sin embargo algunas cuestiones cotidianas que por eso mismo nos parecen habituales y nada sorprendentes pueden encerrar cuestiones de interés acerca de la naturaleza del Universo si pensamos un poco en ellas.
Salgamos una fresca noche de otoño a contemplar el cielo. Una vez puesto el Sol la oscuridad va ganando terreno y poco a poco empiezan a aparecer aquí o allí las luces de las estrellas. Casiopea se percibe con claridad, así como las Pléyades, al final de una de las piernas de Perseo. A la izquierda resplandece Capella y más baja la rojiza Aldebarán ya en la banda zodiacal. Quizá tengamos la suerte de ver en ella algún planeta. Lo normal, nada de lo que sorprenderse. Meditemos un poco: el cielo (el Universo) es oscuro pero está poblado de luces.
Los fotones que salieron de Capella hace unos 43 años nos están llegando ahora a nosotros sin ningún impedimento, no se han tropezado con nada que los haya desviado o absorbido en su largo viaje. Pues claro, ¿qué hay de raro en todo ello? Pues eso significa que el Universo es transparente. Quizá alcancemos a distinguir, con el rabillo del ojo, la débil mancha de la galaxia de Andrómeda. También nos llegan ahora sus fotones y esos han viajado nada menos que 2,5 millones de años sin contratiempo alguno. El cielo, el espacio, el Universo no obstaculiza para nada las luces que nos llegan de él.
Se nos aparece como una enorme esfera fría en la que hay algunos (muchos) puntos calientes. Las estrellas desparraman enormes cantidades de energía al exterior pero el cielo sigue estando frío y oscuro. Si en un recipiente con agua fría (a 15º por ejemplo) echamos un poco de agua hirviendo (100º) y removemos, al poco todo el líquido del recipiente se habrá mezclado y las temperaturas se habrán equilibrado quedando el agua pongamos que a 18º. Esto no ocurre en el Universo que está en un permanente estado de desequilibrio termodinámico. Las estrellas emiten calor, pero el Universo en conjunto está cada vez más frío. ¿Cómo puede ser?
Sin embargo esa energía emitida por las estrellas sí que puede servir para mantener en marcha ciertos sistemas que requieren un aporte continuo de ella, como por ejemplo la vida en la Tierra. La fotosíntesis precisa de los fotones de la luz solar para producir moléculas ricas en energía que los seres vivos utilizarán luego para poder realizar sus funciones (ver tema 11). Sin el desequilibrio térmico del Universo no sería posible nuestra existencia.
Por la noche nos llegan fotones de todas partes del cielo. ¿De todas? Ciertamente no y eso también debería sorprendernos. En 1823 el astrónomo alemán H. W. Olbers planteó que si el Universo es infinito y las estrellas se distribuyen de manera uniforme por él, entonces (figura 18.2), miremos en la dirección que miremos, nuestra visual acabará tropezando siempre con alguna estrella cuyos fotones deberían llegar a la retina: el cielo debería lucir todo él, en todas direcciones, y no debería ser oscuro tal y como lo vemos con nuestros propios ojos. ¡Vaya! Este problema, conocido como la paradoja de Olbers no es trivial. Se podría soslayar si el Universo no fuera transparente, si estuviera lleno de alguna sustancia imperceptible que interceptara la luz (esta fue la primera idea que pareció plausible para salir del atolladero). También se puede argumentar que debe haber tantos objetos oscuros como estrellas. Estos objetos oscuros (nebulosas, planetas, enanas marrones) taponarían la llegada de la luz más lejana. Pero ninguno es solución: tanto esa supuesta sustancia opaca como esos objetos oscuros, al absorber la luz se calentarían y acabarían reemitiendo esa energía antes bloqueada. Algo falla. Pero tiene solución (naturalmente, ¡tiene que tenerla!). Un poco de paciencia.
Del mismo modo que en otras partes de este curso (modelo de las dos esferas, sistema heliocéntrico para el Sistema Solar) ahora lo que buscamos es encontrar un modelo para el Universo que dé cuenta de todas estas cuestiones satisfactoriamente.