Quelle est la lumière fatiguée?
La théorie de la lumière fatiguée cherche à fournir une explication alternative au décalage vers le rouge observé dans les galaxies lointaines, ce qui est expliqué de manière classique par l'expansion de l'univers. Selon cette théorie, l'énergie véhiculée par les photons de lumière est en quelque sorte dissipée à mesure qu'ils se déplacent dans l'espace, ce qui entraîne une augmentation de la longueur d'onde, de sorte que la lumière est décalée vers la fin du spectre, la plus longue, la moins énergétique. La théorie du big bang de l'univers explique ce décalage vers le bas comme étant dû à l'effet Doppler. L’hypothèse de la lumière fatiguée, au contraire, est compatible avec les modèles de l’état stable de l’univers. On peut faire valoir que cette explication du décalage vers le rouge n’a pas été totalement réfutée, mais la grande majorité des astronomes et des cosmologues sont favorables à la théorie du big bang, car elle explique clairement un certain nombre d’observations qui posent de graves problèmes au modèle de lumière fatiguée.
La théorie a été proposée pour la première fois par Fritz Zwicky en 1929, à la suite de la découverte que les décalages vers le rouge des galaxies augmentaient avec la distance. Le processus par lequel l'énergie de la lumière est dissipée sur de grandes distances est toutefois problématique. Le processus le plus évident - l'interaction de la lumière avec des particules dans l'espace - a été rapidement rejeté par Zwicky lui-même, car il en résulterait une dispersion de la lumière, ce qui rendrait les images de galaxies lointaines floues ou floues. Les observations de galaxies lointaines ne montrent pas ce flou. Zwicky a préféré une explication alternative impliquant la lumière affectée par la gravité, mais cette idée reste essentiellement spéculative.
La théorie de la lumière fatiguée soulève un certain nombre d'autres problèmes, dont l'un concerne la luminosité perçue des galaxies. Pour deux galaxies similaires à des distances très différentes, dans un univers statique, la luminosité calculée à la surface - basée sur la quantité de lumière émise par les galaxies divisée par les zones du ciel qu'elles occupent depuis l'observation de la Terre - devrait être sensiblement la même. En effet, la quantité de lumière qui nous parvient et la surface de la galaxie - vue de la Terre - diminuent avec la distance au même rythme. La luminosité de surface observée des galaxies serait réduite par le redshift; Cependant, les observations montrent une réduction de luminosité beaucoup plus importante que ce qui peut être expliqué par le redshift seul. Cela peut aussi s'expliquer par un univers en expansion, où la galaxie la plus éloignée recule plus rapidement. Apparemment, ce n'est pas une chose réglée, et ce n'est pas un point crucial dans la discussion.
Un autre problème de la théorie est qu’elle n’explique pas le schéma d’émission lumineuse dans le temps montré par les événements de la supernova. Le temps nécessaire pour que la lumière d'une supernova s'éteigne, vue de la Terre, augmente avec la distance de la supernova. Ceci est cohérent avec un univers en expansion, où les effets de dilatation temporelle dus à la relativité restreinte deviennent plus importants avec la distance croissante et la récession plus rapide.
L'une des preuves les plus solides de la théorie du big bang est le rayonnement de fond diffus cosmologique (CMB), découvert en 1956. La théorie de la lumière fatiguée peut expliquer ce rayonnement de fond sous la forme d'une lumière stellaire qui a perdu de l'énergie au fil du temps. redshifted jusqu'à la longueur d'onde de micro-ondes, mais la théorie n'explique pas le spectre du rayonnement. Dans les deux théories, le nombre de photons reste le même, mais dans la théorie de la lumière fatiguée, ils sont répartis sur le même volume d'espace, alors que dans un univers en expansion, les photons ont été dilués dans un espace en expansion. Ces scénarios contrastés conduisent à des spectres différents pour le CMB. Le spectre de CMB observé est conforme à la théorie du big bang.
Outre les principales objections décrites ci-dessus, il existe un certain nombre d'autres problèmes pour l'univers non-expansible impliqué par la théorie de la lumière fatiguée. Ceux-ci incluent le paradoxe d'Olbers, les proportions d'éléments chimiques vus dans l'univers aujourd'hui et de nombreuses preuves que l'univers a changé au fil du temps. Les partisans ont tenté de répondre à toutes ces objections, conformément à un modèle de lumière fatiguée, mais la plupart des scientifiques des domaines de l'astrophysique et de la cosmologie considèrent la théorie comme appartenant à la physique marginale.