Qu'est-ce que le paradoxe d'Olbers?
Le paradoxe d'Olbers, également appelé paradoxe du ciel nocturne sombre, est le nom donné au problème consistant à expliquer pourquoi le ciel est sombre la nuit. Le casse-tête a été posé pour la première fois à une époque où l'on supposait que l'univers était statique, d'une ampleur infinie et d'une infiniment ancienne. Sur la base de ces hypothèses, il semblerait que le ciel soit brillant, car il y aurait un nombre infini d'étoiles couvrant tous les points du ciel. Le paradoxe tient son nom de Heinrich Olbers qui, en 1826, déclara que chaque ligne de mire se terminerait par une étoile, rendant le ciel lumineux. Cependant, le problème était apparu à plusieurs reprises dans l'histoire de l'astronomie, depuis le 16ème siècle.
La première référence connue au paradoxe provient de l'astronome Thomas Digges en 1576, qui rencontra le problème dans sa description d'un univers infini avec une distribution aléatoire d'étoiles. En 1610, Johannes Kepler a cité ce qui allait devenir le paradoxe d'Olbers pour montrer que l'univers doit être fini. Cependant, il semblait y avoir un problème avec un univers fini, à savoir qu'il s'effondrerait sur lui-même en raison de l'attraction gravitationnelle des étoiles et des planètes qui le composent. La plupart des astronomes ont donc supposé que l'univers était infini et le paradoxe est resté.
Les suggestions initiales selon lesquelles la plupart des étoiles étaient trop éloignées pour être vues furent rapidement rejetées. Si l'univers était infiniment vieux, la lumière des étoiles aurait un temps infini pour nous atteindre, de sorte que même les étoiles les plus éloignées contribueraient à un ciel lumineux. On peut démontrer mathématiquement que pour un univers infini aux étoiles bien distribuées, le ciel doit être aussi brillant qu'une étoile moyenne. La luminosité des étoiles diminue avec la distance, mais le nombre d'étoiles augmente avec la distance, sans limite dans un univers infini. Les effets s’annulent, laissant un ciel lumineux.
Diverses autres tentatives ont été faites pour résoudre le puzzle au cours des cent prochaines années. L'une des premières tentatives d'explication était que la plupart des étoiles étaient obscurcies par la poussière. S'il est vrai que les nuages de poussière de notre galaxie masquent de grandes surfaces, s'il y avait un nombre infini d'étoiles, toute la poussière chaufferait et brillait, tout comme les étoiles.
Selon une autre suggestion, les étoiles ne seraient pas distribuées au hasard, mais disposées en groupes séparés par de grands vides. Nous savons maintenant que c'est en fait le cas: les étoiles sont regroupées en galaxies, qui sont regroupées en amas et en superamas. Cependant, à la plus grande échelle, l'univers est homogène et le paradoxe d'Olbers, décrit par Olbers lui-même, stipule que toute ligne de mire doit se terminer par une étoile. Ainsi formulé, il est clair qu'un groupe d'étoiles non aléatoire ne peut expliquer le ciel sombre que si les étoiles s'alignaient l'une derrière l'autre, bloquant la lumière de l'autre - un scénario que personne ne pouvait prendre au sérieux.
Ce n’est qu’après la découverte par Edwin Hubble, en 1929, que l’univers s’agrandit qu’une résolution du paradoxe de Olbers se présenta. On sait maintenant que l’univers observable s’agrandit à un rythme qui augmente avec la distance et, en regardant en arrière dans le temps, nous arrivons à un point de volume minuscule et de densité énorme. Cela donne deux raisons pour lesquelles le ciel est sombre. La première, et la plus importante, est que l'univers a un âge fini. Il n'aurait donc pas été temps que la lumière des étoiles au-delà d'une certaine distance nous atteigne. Une deuxième raison est que l'expansion de l'univers entraîne un décalage Doppler de la lumière des étoiles qui augmente avec la distance; au-delà d'une certaine distance, toute la lumière serait déplacée au-delà du spectre visible, rendant toutes les étoiles invisibles.