Les gens se demandent depuis toujours pourquoi l’espace est sombre même s’il est rempli d’étoiles. La réponse a un nom très spécifique: le paradoxe d’Olbers. Les astronomes estiment qu’il y a environ 200 milliards de milliards d’étoiles dans l’univers observable. Beaucoup de ces étoiles sont aussi brillantes, voire plus brillantes que notre Soleil. Alors, pourquoi l’espace n’est-il pas illuminé ?
Une réponse possible est que de nombreuses étoiles sont très éloignées de la Terre. Naturellement, il est vrai que plus une étoile est lointaine, plus elle paraît faible. Une étoile située à 10 fois plus grande distance paraît 100 fois plus faible. Mais cette réponse est incomplète.
Imaginons une bulle
Supposons, un moment, que l’univers est si vieux que la lumière des étoiles les plus lointaines a eu le temps d’atteindre la Terre. Imaginons-nous dans une grande bulle avec nous au centre. Si la bulle avait un diamètre d’environ 10 années-lumière, elle contiendrait environ une douzaine d’étoiles. Naturellement, à plusieurs années-lumière de distance, bon nombre de ces étoiles sembleraient plutôt faibles depuis la Terre.
Si nous agrandissons la bulle à 1 000 années-lumière, à 1 million d’années-lumière, puis à 1 milliard d’années-lumière, les étoiles les plus lointaines de la bulle sembleraient toujours plus faibles. En même temps, il y aurait de plus en plus d’étoiles à l’intérieur de la bulle en expansion constante, toutes contribuant à la lumière. Même si les étoiles les plus éloignées semblent de plus en plus faibles, il y en aurait beaucoup plus, et tout le ciel nocturne devrait paraître très lumineux.
L’âge compte
L’univers a environ 13 milliards d’années, un temps étonnamment long en termes humains mais court en termes astronomiques. La lumière provenant d’étoiles situées à plus de 13 milliards d’années-lumière n’a peut-être pas encore atteint la Terre.
Ainsi, la véritable bulle autour de la Terre, contenant toutes les étoiles que nous pouvons voir, s’étend seulement jusqu’à environ 13 milliards d’années-lumière. Mais alors, pourquoi, lorsque nous observons un espace avec autant d’étoiles, voyons-nous le sombre dans certaines directions ? Simplement parce qu’il n’y a pas suffisamment d’étoiles dans chaque ligne de mire possible.
Naturellement, dans certaines directions du ciel, nous pouvons voir les étoiles. Si nous regardons d’autres parties du ciel, nous n’en verrons aucune. Dans ces zones sombres, les étoiles sont si loin que leur lumière n’a pas encore atteint la Terre. Avec le temps, la lumière de ces étoiles de plus en plus lointaines aura le temps de nous parvenir.
Le décalage vers le rouge
Donc, si nous attendons indéfiniment, le ciel nocturne finira-t-il par être complètement éclairé ? La réponse est oui, mais seulement si les étoiles que nous observons étaient stationnaires par rapport à notre point d’observation. Le problème est que cette condition ne se produira jamais. En réalité, l’univers est en expansion, avec les galaxies les plus lointaines s’éloignant de la Terre presque à la vitesse de la lumière.
Comme les galaxies s’éloignent si rapidement, la lumière de leurs étoiles est décalée vers des couleurs que l’œil humain ne peut pas voir. Cet effet est appelé Redshift or Doppler shift. Ainsi, même si la lumière la plus lointaine avait suffisamment de temps pour nous atteindre, nous ne pourrions toujours pas voir les étoiles les plus éloignées. Ainsi, le ciel nocturne ne sera jamais complètement éclairé.
De plus, attendre indéfiniment a un inconvénient supplémentaire. Tôt ou tard, toutes les étoiles s’éteindront. Les astronomes supposent qu’à l’avenir lointain, l’univers deviendra sombre, habité seulement par des restes stellaires tels que des naines blanches et des trous noirs.
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