Olbersin paradoksi

Olbersin paradoksiksi kutsutaan kysymystä ”miksi taivas on yöllä pimeä?” Paradoksi tuli tunnetuksi kun Heinrich Olbers julkaisi ongelmaa koskevan tutkielman vuonna 1826. Ongelma on kuitenkin tätä vanhempi – tiedetään, että Kepler oli pohtinut ongelmaa jo vuonna 1610.

Olbersin ajatuksena oli se, että jos avaruus olisi äärettömän suuri ja vanha, kaikkeus olisi tähtien täyttämä ja tähtien valo ulottuisi kaikkialle. Katsoisipa mihin suuntaan tahansa, niin jollain etäisyydellä siinä suunnassa olisi tähti. Tällöin jokainen näkösäde lopulta kohtaisi jonkin tähden pinnan. Koska pintakirkkaus ei riipu etäisyydestä, loistaisi taivas yöllä ja päivällä keskimäärin yhtä kirkkaana kuin tyypillisen tähden pinta.

Ratkaisuksi paradoksille on esitetty tähtien välistä pölyä, johon säteilyä imeytyisi. Ajan mittaan kävisi kuitenkin niin, että nämä hiukkaset alkaisivat heijastaa säteilyä samaan tahtiin, kuin mitä niihin tulee. Ratkaisuksi on esitetty myös sitä, että kaikkeuden tähdet eivät ole tasaisesti jakautuneet, vaan voimakkaasti keskittyneet. Tällöin suuri osa eri suunnista ovat sellaisia, että niissä ei ole tähtiä.

Nykyinen käsitys ongelman ratkaisusta on, että kaikkeus ei ole ikuinen, vaan sillä on ollut alku ja se laajenee. Koska kaikkeudella siis on ollut alku, se ei ole äärettömän vanha ja näin kaikkien tähtien valo ei ole ehtinyt saavuttaa meitä. Koska tähdet loittonevat meistä, punasiirtymä heikentää niiden kirkkautta. Koska valolla on äärellinen nopeus, näemme kaukana olevat kohteet sellaisina kuin ne olivat menneisyydessä. Kaikkeuden alussa ei ollut tähtiä, joten meistä tarpeeksi kaukana olevat tähdet eivät vielä näy.

Tähdillä on lisäksi vain rajallinen määrä energiaa käytettävissään. Jotta maailman­kaikkeus tulisi kauttaaltaan täyteen tähtien valoa, joka olisi kaikkialla yhtä kirkas kuin Auringon valo Maassa, tämä edellyttäisi noin 10 miljardia kertaa enemmän energiaa kuin tähdistä kaikkiaan saataisiin, vaikka koko niiden massa muuttuisi säteily­energiaksi. Tähdissä tapahtuvissa ydinreaktioissa vain noin 0,1 prosenttia niihin osallistuvasta massasta vapautuu energiana. Tämän vuoksi tähdet voivatkin säteillä vain rajallisen ajan, eikä avaruus tule koskaan täyttymään niiden valolla Olbersin päätelmän edellyttämällä tavalla.