Les mystères de l’Univers
Pourquoi l’espace est-il noir ?
Avec des milliards de milliards d’étoiles, le ciel nocturne devrait être éblouissant. Pourquoi ne l’est-il pas ?
Sur Terre, le ciel est bleu le jour parce que l’air éparpille la lumière du Soleil partout. Mais dans l’espace, il n’y a pas d’air. La lumière file tout droit, sans rebondir, alors autour, tout reste noir.
Et la nuit, avec toutes ces étoiles, pourquoi le ciel n’est-il pas tout blanc ? Parce que les étoiles sont très loin les unes des autres, et que la lumière des plus lointaines n’a pas encore eu le temps d’arriver jusqu’à nous.
C’est une question que les savants se sont posée pendant des siècles !
Il y a deux questions dans cette question. D’abord, pourquoi le ciel est-il noir vu depuis l’espace, même en plein jour ? Parce qu’il n’y a pas d’air pour diffuser la lumière du Soleil. Sur Terre, c’est l’air qui éparpille la lumière bleue partout. Dans le vide, la lumière va tout droit : on ne voit que les objets qu’elle éclaire directement.
Ensuite, une question plus profonde : si l’Univers contient d’innombrables étoiles, pourquoi la nuit n’est-elle pas aussi lumineuse que le jour ? On l’appelle le paradoxe d’Olbers.
La réponse : l’Univers a un âge, 13,8 milliards d’années. La lumière, elle, ne voyage pas instantanément. Nous ne voyons donc que les étoiles dont la lumière a eu le temps de nous parvenir. En plus, l’expansion de l’Univers étire la lumière des galaxies lointaines vers l’infrarouge, que nos yeux ne voient pas. Le ciel noir nous apprend donc que l’Univers a eu un commencement !
Le noir de l’espace tient d’abord à l’absence d’atmosphère : sans molécules pour diffuser la lumière solaire, le ciel reste noir même en plein jour, comme le constatent les astronautes. Mais la vraie énigme est cosmologique. Si l’Univers était infini, éternel et statique, uniformément peuplé d’étoiles, toute ligne de visée finirait par rencontrer la surface d’une étoile, et le ciel entier devrait briller comme le Soleil. C’est le paradoxe d’Olbers, formulé en 1823 par Heinrich Olbers, bien que Kepler et Edmond Halley l’aient déjà discuté.
Les premières tentatives de solution, comme l’absorption par des nuages de poussière, échouent : la poussière finirait par chauffer et briller à son tour. La première réponse correcte fut proposée, de façon intuitive, par Edgar Allan Poe en 1848 dans « Eureka » : l’Univers a un âge fini. Lord Kelvin la formalisa en 1901.
Aujourd’hui, deux effets expliquent le ciel nocturne sombre. Le principal est l’âge fini de l’Univers, 13,8 milliards d’années : seule la lumière émise dans un volume limité a eu le temps de nous parvenir, et les étoiles elles-mêmes n’existent que depuis quelques centaines de millions d’années après le Big Bang. Le second est l’expansion, qui décale vers le rouge et dilue l’énergie de la lumière lointaine.
Le ciel n’est d’ailleurs pas absolument noir : dans le domaine des micro-ondes, il brille uniformément du fond diffus cosmologique, à 2,7 K. Et les images profondes de Hubble ou de James-Webb montrent qu’un minuscule coin de ciel apparemment vide renferme des milliers de galaxies.
Tu te demandes peut-être aussi…
Pourquoi le ciel est-il bleu ?
La lumière du Soleil est blanche… alors d’où vient tout ce bleu au-dessus de nos têtes ?
Quelle est la taille de l’Univers ?
Ce que l’on peut voir mesure 93 milliards d’années-lumière. Le reste ? Personne ne le sait.
C’est quoi, le Big Bang ?
Il y a 13,8 milliards d’années, tout l’Univers tenait dans un état brûlant… et il grandit encore aujourd’hui.