Il y a des milliards d'étoiles, mais pourquoi le ciel est-il si sombre ?

En regardant le ciel nocturne, vous êtes-vous déjà demandé pourquoi, malgré les milliards et milliards d'étoiles dans l'univers, l'espace nous semble incroyablement sombre ? Si c'est le cas, sachez que vous n'êtes pas seul. Cet énigme est en fait connue sous le nom du paradoxe d'Olbers et a fasciné les scientifiques, les astronomes et les gens ordinaires pendant des siècles. Dans l'Univers, il y a tellement d'étoiles que nous devrions avoir un ciel nocturne brillant de lumière, et pourtant ce n'est pas le cas. Pourquoi ?

Un ciel nocturne trop sombre : qu'est-ce que le paradoxe d'Olbers ?

Pexels

Le paradoxe d'Olbers tire son nom de l'astronome allemand Heinrich Wilhelm Olbers, qui en a formulé la version moderne en 1826. Dans les hypothèses à la base du paradoxe, on considère un univers statique, infini dans l'espace et le temps, avec un nombre infini d'étoiles. Selon Olbers, nous devrions avoir un ciel nocturne uniformément éclairé, à tel point que la nuit serait si lumineuse qu'elle éclipserait le soleil. Si l'on y réfléchit un instant, cela devrait être le cas. Peu importe à quelle distance se trouvent les étoiles : si elles sont infinies, leur lumière devrait nous parvenir et rendre le ciel nocturne plus lumineux qu'il ne l'est en réalité. Pourtant, ce n'est pas le cas.

Un Univers ancien et en expansion

Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons - CC BY-SA 3.0

La première clé pour comprendre le paradoxe d'Olbers est l'âge de l'Univers. Nous savons depuis longtemps que notre univers a un âge estimé d'environ 13,8 milliards d'années. Par conséquent, la lumière de tout objet situé à plus de 13,8 milliards d'années-lumière de nous n'a pas encore eu le temps de nous parvenir. Pour comprendre ce concept, nous pouvons imaginer une énorme bulle cosmique centrée sur la Terre : à l'intérieur, potentiellement, nous pouvons tout voir ; à l'extérieur, il y a un espace profond que nous ne pouvons pas explorer.

La deuxième raison qui explique le paradoxe d'Olbers est plus moderne : il s'agit de l'expansion de l'Univers, découverte par Edwin Hubble en 1929. En pratique, les étoiles s'éloignent de nous à des vitesses extrêmement élevées, de sorte que la lumière des galaxies en fuite devient moins visible pour l'œil humain.

Pourquoi ne voyons-nous pas toute la lumière de l'Univers ?

Pexels

Et cette deuxième raison a des conséquences intéressantes. En s'éloignant, en effet, la lumière des étoiles subit un décalage vers le rouge ou un redshift. Pensez au son de la sirène d'une ambulance : plus elle se rapproche, plus elle devient aiguë, tandis que lorsqu'elle s'éloigne, elle devient plus grave. Les étoiles fonctionnent de la même manière, mais sur le spectre électromagnétique. À mesure qu'elles s'éloignent, la lumière se déplace vers des longueurs d'onde plus longues, qui sont invisibles à l'œil humain, telles que l'infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio. En somme, la lumière des étoiles les plus lointaines et en fuite se déplace vers des parties du spectre électromagnétique que nous ne pouvons pas voir à l'œil nu. Par conséquent, le ciel nous apparaît plus sombre qu'il ne l'est réellement.

Alors pourquoi le ciel est-il si sombre ?

Pexels

Comme nous l'avons vu, l'âge de l'Univers et son expansion contribuent grandement à notre ciel sombre. D'une part, nous ne pouvons pas voir les étoiles au-delà d'une certaine distance ; d'autre part, nous ne pouvons pas voir les étoiles dont la lumière est décalée vers le rouge. Cependant, il y a deux autres facteurs qui expliquent pourquoi le ciel est si sombre.

Le premier est la densité d'étoiles dans l'Univers observable, qui est relativement faible. Par exemple, l'étoile la plus proche du soleil est Proxima Centauri, située à 4 années-lumière, soit 37 842 113 620 000 km. C'est en effet un nombre presque inprononçable, encore moins imaginable. Et c'est la distance de l'étoile la plus proche. Le deuxième facteur qui contribue au ciel sombre est la future mort des étoiles, qui fera de l'Univers un endroit peuplé principalement de restes stellaires et de trous noirs.

Le paradoxe d'Olbers demeure aujourd'hui une question fascinante. Nous en sommes arrivés au point où nous pouvons expliquer de manière précise pourquoi le ciel est si sombre, tout en nous émerveillant de la beauté d'un ciel étoilé. Ce que nous voyons aujourd'hui, avec de nombreuses étoiles illuminant nos nuits, est le ciel le plus lumineux que nous ayons. Et cela est réconfortant à penser.