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Il paradosso di Olbers

Perché il cielo notturno è scuro? Quella che all’apparenza può sembrare una questione ovvia, in realtà richiede una spiegazione non banale. Se infatti l’universo, per quanto grande, ha dimensioni finite e le stelle vi sono distribuite in maniera uniforme, dovremmo trovarne una in qualsiasi direzione spostassimo lo sguardo. Certo, le stelle più lontane sembrerebbero sicuramente più deboli di quelle vicino a noi, con una luminosità che decresce come 1/d2 dove d è la distanza dalla Terra. Nello stesso tempo, però, dovrebbero esserci molte più stelle man mano che ci si allontana; il loro numero crescerebbe in funzione della distanza come d2. Di conseguenza i due effetti si annullano a vicenda e noi dovremmo osservare di notte una volta celeste uniformemente luminosa. Invece al calar del Sole il nostro cielo appare buio, punteggiato qua e là da puntini luminosi; da qui il paradosso. La spiegazione è da ricercarsi nella combinazione di due fattori: l’età finita dell’Universo e la sua espansione. Le distanze nell’Universo sono così grandi che anche la luce, che viaggia alla massima velocità possibile secondo le leggi della fisica, 300mila km al secondo, impiega un certo tempo a coprirle. Così più guardiamo lontano da noi, più viaggiamo indietro nel tempo e osserviamo gli oggetti come erano quando la luce è partita da essi per raggiungerci. Eventualmente alcuni oggetti sono così lontani che la loro luce non ci è ancora arrivata. Infatti noi possiamo osservare solo ciò che si trova in un’ipotetica sfera centrata sulla Terra e con un raggio pari a 13,7 miliardi di anni-luce, la distanza percorsa dalla luce nell’intervallo di tempo corrispondente alla vita dell’Universo secondo la teoria del Big Bang. E questo è la ragione principale che spiega il paradosso.
Anche l’espansione dell’universo però gioca un ruolo importante, benché minore. A causa della recessione delle galassie, infatti, più una cosa è lontana più la luce che ci arriva viene “stirata” aumentando la propria lunghezza d’onda, spostandosi, cioè, verso il rosso. Se l’oggetto è sufficientemente distante la sua luce diventa invisibile perché oltrepassa la soglia che separa lo spettro del visibile dall’infrarosso e dal microonde come la radiazione cosmica di fondo. Questo effetto fa diminuire la luminosità più velocemente rispetto all’inverso del quadrato della distanza; il contributo delle stelle più lontane quindi diventa meno importante.

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