Pourquoi le ciel est-il noir la nuit?
Voilà le prototype de question idiote, qui pose bien des problèmes quand on y pense. On l'appelle le "paradoxe d'Olbers", du nom d'un astronome allemand du XIXème siècle.
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En effet, supposons l'Univers infini, peuplé uniformément d'étoiles identiques (on peut remplacer "étoile" par "galaxie"). Nous sommes au centre du schéma ci-contre, et nous comptons les étoiles dans les deux coquilles de même épaisseur, celle de rayon R et celle de rayon 2R. On trouve 4 fois plus d'étoiles dans la deuxième que dans la première (elle est 4 fois plus volumineuse). |
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| Exemple: Dans la coquille proche, il y a 3 étoiles | Dans la coquille 2 fois plus lointaine, donc 4 fois plus volumineuse, il y a 3 x 4 = 12 étoiles. De plus, chacune de ces étoile semble 4 fois moins brillante, puisqu'elle est 2 fois plus loin. |
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Et donc, les deux coquilles, la proche
et la lointaine, apportent la même contribution à la luminosité du
fond du ciel.
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Ainsi, de chaque coquille, nous recevons la même quantité de lumière. En sommant ces coquilles jusqu'à l'infini, la lumière reçue devient infinie... Si l'on fait un calcul plus précis, tenant compte du fait que certaines étoiles vont masquer celles qui sont derrière, on trouve que le ciel devrait être aussi lumineux que la surface d'une étoile!
Il semble qu'il y ait comme un problème...
L'oubli tient au fait que la lumière ne se déplace pas à vitesse infinie, et qu'il lui faut du temps pour remplir l'espace. Mais les étoiles ont des durées de vie trop brèves pour cela, elles devraient vivre en moyenne 1014 fois plus longtemps, une paille...
Donc, le ciel est noir car les étoiles ne vivent pas assez longtemps... Curieux, non?
Mais, depuis les années 20, on sait qu'il existe (ou a existé) une autre source de lumière dans l'Univers. C'est le flash lumineux du Big Bang, qui a eu lieu il y a 15 milliards d'années. Où est-elle passé cette lumière?
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Et bien, elle est toujours là, on la découverte dans les années 60, mais elle est bien altérée... En effet, depuis 15 milliards d'années, l'Univers s'est beaucoup étendu, la longueur d'onde de ce rayonnement s'est énormément agrandie, elle n'est plus visible à l'oeil humain, c'est du rayonnement de type millimétrique. Voici, à gauche, comment le voit le satellite COBE. |
Le ciel n'est donc pas si noir que ça, il brille en radio!
| Volume (dV) d'une coquille sphérique, de rayon R et d'épaisseur dR: |  |
Si une coquille a son rayon multiplié par 3, son volume est multiplié par 9 |
| Eclat d'une étoile (E, en W/m²), d'intensité lumineuse (puissance: I en W) en fonction de sa distance (r, en m). |  |
Si on multiplie par 3 la distance d'une étoile, son éclat vu de la Terre baisse d'un facteur 9 |
