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- Si l’univers compte 200 milliards de milliards d’étoiles, pourquoi paraît-il si noir partout ?
- Peut-être est-ce parce que la plupart des étoiles sont si loin ? Pas assez.
- L’astronome Brian Jackson explique pourquoi la réponse est un peu plus complexe.
Les gens se demandent depuis si longtemps pourquoi l’espace est sombre alors qu’il est rempli d’étoiles. Cette question porte un nom spécial : le paradoxe d’Olbers.
Les astronomes estiment qu’il y a environ 200 milliards de milliards d’étoiles dans l’univers observable. Et beaucoup de ces étoiles sont aussi brillantes, voire plus, que notre soleil. Alors pourquoi l’espace n’est-il pas rempli d’une lumière éblouissante ?
je suis astronome qui étudie les étoiles et les planètes – y compris celles situées en dehors de notre système solaire – et leur mouvement dans l’espace. L’étude des étoiles et des planètes lointaines aide les astronomes comme moi à comprendre pourquoi l’espace est si sombre.
Vous pourriez deviner que c’est parce que de nombreuses étoiles de l’univers sont très éloignées de la Terre. Bien sûr, il est vrai que plus une étoile est éloignée, moins elle semble brillante : une étoile 10 fois plus éloignée semble 100 fois plus sombre. Mais il s’avère que ce n’est pas toute la réponse.
Imaginez une bulle
Imaginez un instant que l’univers soit si vieux que la lumière des étoiles, même les plus lointaines, ait eu le temps d’atteindre la Terre. Dans ce scénario imaginaire, toutes les étoiles de l’univers ne bougent pas du tout.
Imaginez une grosse bulle avec la Terre au centre. Si la bulle mesurait environ 10 années-lumière, elle contiendrait environ une douzaine d’étoiles. Bien sûr, à plusieurs années-lumière de nous, beaucoup de ces étoiles sembleraient plutôt sombres depuis la Terre.
Si vous continuez à agrandir la bulle jusqu’à 1 000 années-lumière, puis à 1 million d’années-lumière, puis à 1 milliard d’années-lumière, les étoiles les plus éloignées de la bulle paraîtront encore plus pâles. Mais il y aurait aussi de plus en plus d’étoiles à l’intérieur de la bulle de plus en plus grande, toutes apportant de la lumière.
Même si les étoiles les plus éloignées semblent de plus en plus sombres, elles seraient beaucoup plus nombreuses et le ciel nocturne dans son ensemble devrait paraître très lumineux.
Il semble que je sois revenu à mon point de départ, mais je suis en fait un peu plus proche de la réponse.
L’âge compte
Dans l’illustration de la bulle imaginaire, je vous ai demandé d’imaginer que les étoiles ne bougent pas et que l’univers est très ancien. Mais l’univers n’a qu’environ 13 milliards d’années.
Même si cela représente une période étonnamment longue en termes humains, elle est courte en termes astronomiques. Il est suffisamment court pour que la lumière provenant d’étoiles situées à plus de 13 milliards d’années-lumière n’ait pas encore atteint la Terre. Ainsi, la bulle autour de la Terre qui contient toutes les étoiles que nous pouvons voir ne s’étend qu’à environ 13 milliards d’années-lumière de la Terre.
Il n’y a tout simplement pas assez d’étoiles dans la bulle pour remplir toutes les lignes de mire. Bien sûr, si vous regardez dans certaines directions du ciel, vous pouvez voir des étoiles. Si vous regardez d’autres parties du ciel, vous ne voyez aucune étoile.
Et c’est parce que, dans ces points sombres, les étoiles qui pourraient bloquer votre champ de vision sont si loin que leur lumière n’a pas encore atteint la Terre. Plus le temps passe, plus la lumière de ces étoiles de plus en plus lointaines aura le temps de nous parvenir.
Le décalage Doppler
Vous pourriez vous demander si le ciel nocturne finira par s’éclairer complètement. Mais cela me ramène à l’autre chose que je vous ai dit d’imaginer : que toutes les étoiles ne bougent pas. L’univers est en réalité en expansion, les galaxies les plus éloignées s’éloignant de la Terre presque à la vitesse de la lumière.
Parce que les galaxies s’éloignent si vite, la lumière de leurs étoiles est projetée dans des couleurs que l’œil humain ne peut pas voir. Cet effet est appelé décalage Doppler. Ainsi, même si elle avait suffisamment de temps pour vous atteindre, vous ne pourriez toujours pas voir avec vos yeux la lumière des étoiles les plus lointaines. Et le ciel nocturne ne serait pas complètement éclairé.
Si vous attendez encore plus longtemps, toutes les étoiles finiront par s’éteindre – les étoiles comme le soleil ne durent qu’environ 10 milliards d’années. Les astronomes émettent l’hypothèse que dans un avenir lointain – dans mille milliards d’années – l’univers deviendra sombre, habité uniquement par des restes stellaires comme des naines blanches et des trous noirs.
Même si notre ciel nocturne n’est pas entièrement rempli d’étoiles, nous vivons à une époque très particulière de la vie de l’univers, où nous avons la chance de profiter d’un ciel nocturne riche et complexe, rempli de lumière et d’obscurité.
Brian Jackson est professeur agrégé d’astronomie à la Boise State University.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.