Pourquoi la nuit est-elle noire s’il y a des étoiles infinies ? Les 200 ans du paradoxe d’Olbers ont été fêtés

Le jour se lève, le 7 mai 1823. Du deuxième étage de sa maison, aménagée en observatoire amateur, Henri Olbers Il met la touche finale à l’article avec lequel il laissera son nom dans l’histoire. Cette nuit historique s’est terminée par un magnifique lever de soleil, et a conduit à la révélation d’un paradoxe. Ce paradoxe, que d’autres avaient déjà souligné avant, captivera des générations de chercheurs et de néophytes (dont le poète Edgar Allan Poe) pour les siècles à venir. Pourquoi les nuits sont-elles noires s’il y a un nombre infini d’étoiles ?

la perte de l’infini

La vision d’un univers éternel et illimité, partagée par Olbers et ses contemporains, impliquait que le ciel soit peuplé d’une mer d’étoiles tout aussi infinie. Mais à cette heureuse aube, Olbers s’est rendu compte que, face à des étoiles infinies, peu importe dans quelle direction nous pointons nos yeux ou nos télescopes : le regard interceptera toujours l’un d’entre eux.

Olbers, qui avait cessé son activité d’ophtalmologiste en 1820 pour se consacrer exclusivement à l’astronomie, souleva le passionnant paradoxe qui porte son nom auprès de la communauté scientifique le 7 mai 1823. Il soutient que le modèle cosmologique de l’époque suggère que chaque point du ciel devrait être aussi brillant que la surface du soleil. La nuit ne serait donc pas noire. Chaque fois que nous regardons le ciel, nous devrions être aveuglés par la lumière de la mer infinie d’étoiles.

cherche des explications

Olbers a cherché les raisons pour lesquelles cela ne se produit pas. Il a fait valoir que la lumière des étoiles était absorbée par la poussière interstellaire sur son chemin vers la Terre, et que plus la distance de l’étoile était grande, plus l’absorption était importante.

Mais l’astronome Jean Herschel abattu l’argument. Herschel a montré que tout milieu absorbant remplissant l’espace interstellaire finirait par chauffer et re-rayonner la lumière reçue. Par conséquent, le ciel serait toujours clair.

La communauté scientifique a laissé le paradoxe posé par Heinrich Olbers en suspens jusqu’à son dernier souffle à l’âge de 81 ans, le 2 mars 1840.

Une énigme pour Edgar Allan Poe

Huit ans plus tard, de l’autre côté de l’océan Atlantique, le 3 février 1848, Edgar Allan Poe, célèbre après la publication de Le corbeaua présenté son _Cosmogonie de l’Univers _ à la New York Society Library, comme il l’a fait avec son poème Eurêka). Poe était convaincu d’avoir résolu l’énigme popularisée par Olbers, comme il l’a dit dans sa correspondance.

Pour commencer, Poe a proposé, contrairement au philosophe Emmanuel Kant et à l’astronome mathématicien Pierre-Simon Laplace, que le cosmos était né d’un état unique de la matière (“Unité”) qui s’est fragmentée, dont les restes se sont dispersés sous l’action d’un force répulsive.

L’univers serait alors limité à une sphère finie de matière. Si l’univers fini est peuplé d’un nombre suffisamment petit d’étoiles, alors il n’y a aucune raison d’en trouver une dans chaque direction que nous regardons. La nuit peut redevenir noire.

Poe a également trouvé un moyen de sortir du paradoxe, même si l’univers était fini : si nous supposons que l’étendue de la matière est infinie, que l’univers a commencé un instant dans le passé, alors le temps qu’il faut à la lumière pour nous atteindre limiterait le volume de l’univers observable.

Cet intervalle de temps constituerait un horizon au-delà duquel les étoiles lointaines resteraient inaccessibles, même à nos télescopes les plus puissants.

Edgar Allan Poe mourut un an plus tard, le 7 octobre 1849, à l’âge de 40 ans, ignorant que ses idées avaient résolu l’énigme scientifique du ciel nocturne plus d’un siècle après les avoir posées pour la première fois.

Les “deux faits et demi” pour expliquer le cosmos

Dans l’entre-deux-guerres, de multiples théories du cosmos ont émergé, basées sur la relativité générale d’Einstein. Par ailleurs, le domaine de la cosmologie, jusque-là largement réservé aux métaphysiciens et aux philosophes, commence à être éprouvé par les observations. Selon le radioastronome Peter Scheuer, la cosmologie en 1963 était basée uniquement sur “deux faits et demi”:

• Fait 1 : Le ciel nocturne est sombre, quelque chose qui a toujours été connu.
• Fait 2 : les galaxies s’éloignent les unes des autres, comme l’avait pressenti Georges Lemaître et comme les observations de Hubble, publié en 1929.
• Fait 2.5 : Le contenu de l’univers évolue probablement à mesure que le temps cosmique se déroule.

La interpretación de los hechos 2 y 2.5 despertó grandes controversias en la comunidad científica en las décadas de 1950 y 1960. Los partidarios del modelo estacionario del universo y los partidarios del modelo del_ big bang _admitieron, sin embargo, que fuera cual fuera el modelo correcto J’ai dû expliquer l’obscurité du ciel nocturne.

le cosmologiste Edward Harrison a résolu le conflit en 1964.

Que le paradoxe repose en paix

Depuis le Rutherford High Energy Laboratory près d’Oxford, Harrison a montré que le nombre d’étoiles dans l’univers observable est fini. Même si ils sont très nombreux, se forment en quantités limitées à partir du gaz contenu dans les galaxies. Ce nombre limité, combiné au volume gigantesque qui recouvre la matière de l’univers aujourd’hui, fait que l’obscurité se manifeste entre les étoiles.

Dans les années 1980, les astronomes ont confirmé la résolution proposée par Poe, Kelvin et Harrison. Certains comme Paul Wesson, a même souhaité que le paradoxe d’Olbers repose enfin en paix.

Un ciel deux fois plus lumineux au-delà de Pluton

Mais les bons paradoxes ne meurent jamais tout à fait.

Mesures de sonde récentes Nouveaux horizonsdans une orbite au-delà de Pluton et au-delà de la poussière du système solaire interne, indiquent que le ciel est deux fois plus lumineux que ce que nous prévoyons en nous basant uniquement sur les étoiles. Cette fois, soit il n’y a pas d’étoiles, soit il y a de la lumière que nous ne pouvons pas voir. Est-ce un nouveau fond cosmique ?

La question de l’obscurité du ciel reste d’actualité, et d’une grande pertinence scientifique, 200 ans après qu’Olbers ait considéré pour la première fois l’obscurité de la nuit et les étoiles infinies.