Paradokso de Olbers

La paradokso de Olbers estas la ŝajna kontraŭdiro inter la faktoj, ke la ĉielo estas nigra nokte, kaj ke Universon oni tiam supozigis konstantampleksa kaj senfina.

Ĝi havas la nomon de la germana astronomo Heinrich Olbers, kiu priskribis ĝin en 1823, sed la paradokson jam konis Kepler en 1610, kaj Halley kaj Chéseaux en la 18-a jarcento.

 Prezento de la paradokso 
Se oni supozigas senfinan Universon enhavanta senfinan nombron de steloj unuforme disdonitaj, ĉiu observa direkto devas atingi la surfacon de stelo. La lumeco de la surfaco de stelo ne dependas de ĝia distanco: stelo simila al Suno estas malpli brila ol ĝi, ĉar pro la malproksimeco de la stelo, ĝia ŝajna diametro estas ege pli malgranda. Do, hipoteze ke ĉiu observa direkto trafas stelan surfacon, la nokta ĉielo devas esti tiel brila, kiel la surfaco de mezuma stelo, kiel nia Suno aŭ iu ajn stelo de nia galaksio.

Ĉi tiu paradokso estas grava: kosmologia teorio, kiu ne povus solvi ĝin, estus evidente nevalida. Tamen, teorio solvanta la paradokson ne nepre validas.

 Solvoj proponitaj antaŭ la 20-a jarcento 
Estas klare, ke en la komenca formulo, oni implice hipotezis, ke steloj povas brili eterne. Oni nuntempe scias, ke tio estas malprava, kaj ke steloj havas limigitan vivdaŭron.

 Limo de spaco kaj tempo 
Oni unue povas supozi, kiel Kepler, ke Universo estas limigita, aŭ almenaŭ ke ĝi enhavas finian nombron de steloj.

Alia solvo sugestita unuafoje de la verkisto kaj poeto Edgar Allan Poe, kaj propraflanke de la franca astronomo François Arago post kelkaj jaroj, proponas tion, ke se Universo havas finian aĝon, ĉar la lumo vojaĝas je alta sed finia rapido, nur limigita parto de Universo estas videbla, kaj tio similas la solvo de Kepler.

 Netravidebleco de spaco je radioj 
Alia klarigo konsistas el konsideri, ke kosma medio ne estas perfekte travidebla, tiel la lumo de malproksimaj steloj estas barata de tiu netravidebla medio (nelumaj steloj, polvo, gasoj), tiel observanto povas nur percepti la lumon devanantan de finia distanco (kiel en nebulo). Ĉi tiu klarigo estas nekorekta, ĉar la medio devus varmiĝi absorbante lumon. Fine, ĝi estus tiel varma kaj luma, kiel la surfaco de stelo; tio denove starigas la paradokson.

 Neunuforma strukturo de Universo 
La paradokso supozigas unuforman disdonon de steloj (kiu ebligas certigi, ke ĉiu vidlinio trafas stelon).

Ne estas tiel, ĉar steloj estas grupigitaj laŭ galaksioj, amasoj, superamasoj, ktp. Tamen, oni nuntempe scias, ke grandskale la distribuo de galaksioj estas unuforma, kaj la nehomogenaĵoj en loka disdono de steloj ne povas solvi la paradokson en senfina observebla Universo.

Oni do devas supozigi aŭ finian Universo, aŭ senfinan Universo, kies nur finia parto oberveblas.

 Finia aĝo de steloj 
Alia ekspliko baziĝas sur tio, ke lumo vojaĝas je finia rapido. Se steloj nur ekzistis dum limigita tempo (aŭ Universo estas finiaĝa, aŭ Universo ne enhavis stelojn “antaŭe”), do stelo lumigas je preciza momento nur finian volumenon (globon, kies radiuso estas la produto de stela aĝo kaj de lumrapido). Tio klarigo ekzistis longe antaŭ la teorioj de relativeco kaj praeksplodo. Baze sur tiu hipotezo, eblas kalkuli la aĝon de aperoj de steloj konante la rapidon de lumo, la mezuman lumecon de steloj kaj la lumon ricevata de Tero. Tamen ekzistas neniu kohera teorio akordanta kun tiuj observoj.

 La solvo de moderna kosmologio 
La teorio de ĝenerala relativeco asertas, ke Universo vastiĝas. Tial, la aĝo de Universo povas esti finia; do oni povus supozi, ke la klarigo de Poe kaj Arago estas ĝusta, sed ne estas tiel.

Ja alia efiko solvas la paradokson de Olbers. Pro la ekspansio de la universo, la lumo devenanta de malproksimaj galaksioj ŝoviĝas ruĝen. Tio signifas, ke tiuj galaksioj estas malpli lumaj, ol samaj galaksioj same malproksimaj sed senmovaj. Tiel la plej foraj galaksioj estas tre malfacile observeblaj. Tial, eĉ se Universo estus eterna kaj senfina sed vastiĝanta, la brileco de la surfacoj de plej malproksimaj astroj malkreskus laŭ distanco. La fenomeno ankaŭ veras en praeskplodaj teorioj. Tiu rapida malkresko de lumeco de galaksioj laŭ la ruĝenŝoviĝo ja estas observata; tio solvas la paradokson de Olbers konfirmante la antaŭkalkulon de la ĝenerala relativeco.

Metafore, oni povus diri, ke la ĉielo ja estas hela, sed tiu lumo ŝoviĝis ruĝen (malaltafrekvencen) tiel, ke la ĉiela heleco troviĝas en mikroondoj je varmeco de 2,76 K (-270,1 °C), kaj ne 3 000 K, la temperaturo de stela radiado. La ĉielo estas malluma, laŭ videbla lumo.

Tiu fona radiado ne venas de malproksimaj galaksioj, sed de unuforma pragaso, kiam ĝi travidebliĝis je 3 000 K, post 500 000 jaroj. Tiam la ĉielo estis simila al surfaco de stelo. Tiu estas laŭa al praeksplodo.

Kategorio:Paradoksoj
Kategorio:Kosmologio