Perché il cielo di notte è buio se le stelle sono miliardi? Il paradosso di Olbers

Perché il cielo di notte è buio? Sembra una domanda da bambini, con una risposta ovvia: il Sole è tramontato. In realtà è uno dei rompicapi più famosi della storia dell’astronomia. Se l’universo contiene un numero enorme di stelle, in qualunque direzione guardiamo dovremmo incontrarne una, e il cielo notturno dovrebbe essere luminoso come la superficie del Sole. Invece è nero. Questo enigma è noto come paradosso di Olbers.

Il paradosso di Olbers spiegato semplice

Il problema prende il nome dall’astronomo tedesco Heinrich Wilhelm Olbers, vissuto tra il 1758 e il 1840, anche se altri scienziati prima di lui se lo erano già posto. Il ragionamento è questo: immaginiamo un universo infinito, eterno e uniformemente pieno di stelle. Le stelle lontane appaiono più deboli, è vero, ma sono anche molto più numerose. I due effetti si compensano esattamente: ogni “guscio” di spazio intorno a noi contribuirebbe con la stessa quantità di luce. Sommando infiniti gusci, il cielo dovrebbe risplendere ovunque.

E i numeri non aiutano a risolverlo: la nostra galassia, la Via Lattea, ospita da 100 a 400 miliardi di stelle, e nell’universo osservabile ci sono centinaia di miliardi di galassie.

Le spiegazioni che non funzionano

Nel tempo sono state proposte diverse soluzioni, poi scartate:

• “Le stelle sono troppo lontane”: come abbiamo visto, il numero crescente compensa la luce più debole.
• “La polvere cosmica blocca la luce”: la polvere assorbirebbe la luce, ma col tempo si scalderebbe e la riemetterebbe.
• “Le stelle non sono infinite”: anche un numero finito ma enorme di stelle basterebbe a illuminare molto di più il cielo.

Allora perché il cielo di notte è buio?

La risposta arriva dalla cosmologia moderna e ha due parti.

1. L’universo ha un’età. Secondo le misure attuali è nato circa 13,8 miliardi di anni fa. La luce viaggia velocissima, ma non istantaneamente: possiamo vedere solo gli oggetti la cui luce ha avuto il tempo di raggiungerci. Oltre un certo limite, semplicemente, la luce non è ancora arrivata. In più le stelle non vivono per sempre: si accendono e si spengono. Il “pieno di stelle” del paradosso non c’è mai stato.

2. L’universo si espande. Nel 1929 l’astronomo Edwin Hubble mostrò che le galassie si allontanano da noi. Durante il viaggio la luce delle galassie più lontane viene “stirata” verso lunghezze d’onda maggiori, l’infrarosso e oltre, che i nostri occhi non vedono. Questo fenomeno si chiama spostamento verso il rosso, o redshift.

Curiosamente, una prima intuizione della soluzione non venne da un astronomo ma da uno scrittore: nel saggio “Eureka”, del 1848, Edgar Allan Poe ipotizzò che il cielo fosse buio perché la luce delle stelle più lontane non aveva ancora avuto il tempo di arrivare fino a noi. Solo nel Novecento la cosmologia ha dato a quell’idea una base scientifica solida.

Il buio non è proprio buio

C’è un dettaglio affascinante. Se potessimo vedere le microonde, il cielo non ci apparirebbe nero: tutto lo spazio è riempito da un debolissimo bagliore, la radiazione cosmica di fondo, l’eco della luce dei primi tempi dell’universo. Nel corso di miliardi di anni l’espansione l’ha “stirata” fino a renderla invisibile ai nostri occhi. In un certo senso il cielo brilla davvero ovunque: solo non con una luce che possiamo vedere.

Una domanda semplice, una risposta profonda

Il buio della notte, quindi, è un indizio che l’universo non è eterno e immutabile, ma ha una storia e si sta trasformando. Basta alzare gli occhi in una notte senza Luna, lontano dalle luci delle città, per avere sotto gli occhi una delle prove più semplici della cosmologia.

Se ti piacciono queste domande, abbiamo spiegato anche perché di giorno il cielo è blu e perché le stelle sembrano tremolare.