Alors que l’aube se levait sur la ville allemande de Brême le 7 mai 1823, Henri Olbers Il a finalisé un article qui a laissé son nom dans l’histoire. Après le décès de sa femme et de sa fille, le Dr Olbers a récemment abandonné son métier d’ophtalmologiste pour se consacrer à ses passions nocturnes : les étoiles, la lune, les météorites et les comètes.
Comme beaucoup de ses pairs, Olbers s’est formé à l’astronomie. a obtenu solide réputation Dans le monde universitaire, il passait de longues nuits à regarder le ciel depuis l’observatoire au deuxième étage de sa maison.
Ce matin-là, Olbers est arrivé à une conclusion bizarre : sur la base de tout ce que l’on savait sur l’univers à l’époque, le ciel ne devrait pas être sombre. En fait, tous les cieux étaient censés briller aussi brillamment que le soleil.
Olbers était Pas le premier pour constater ce décalage. Mais c’est son nom que nous lui attachons aujourd’hui. Le mystère de l’obscurité dans le ciel nocturne s’est répété à travers les siècles, des Olber et du poète Edgar Allan Poe aux astronomes et aux sondes spatiales du XXe siècle.
Une lumière finie dans un univers infini
Comme beaucoup de ses contemporains, Olbers a emboîté le pas Isaac Newton et René Descartes Dans la conviction que l’univers était infini.
Si l’univers était fini et stationnaire, alors la force de gravité devrait maintenir toutes les étoiles ensemble en un point central. Mais si l’univers s’étendait indéfiniment, les forces gravitationnelles s’équilibreraient en moyenne dans toutes les directions.
Mais Olbers s’est rendu compte que ce modèle de l’univers ne correspondait pas aux observations. Dans un univers infini rempli d’un nombre infini d’étoiles, partout où nous regardons la nuit, notre regard doit se poser sur la surface d’une étoile, tout comme toute ligne de visée dans la forêt se termine sur un arbre.
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C’est le problème qu’Olbers a soulevé dans son pays papier 7 mai 1823 : Le modèle cosmologique du temps suggérait que chaque point du ciel devait être aussi brillant que la surface du soleil. Qu’il n’y ait pas de nuit.
Olbers a proposé une solution : la lumière des étoiles lointaines serait absorbée par la poussière ou d’autres matières flottant dans l’espace. L’astronome anglais John Herschel a souligné plus tard que cela ne pouvait pas être vrai, car tout ce qui absorbait autant de lumière finirait par devenir suffisamment chaud pour briller.
Lorsque Olbers mourut le 2 mars 1840, à l’âge de 81 ans, le mystère que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de Paradoxe d’Olber n’était toujours pas résolu.
l’intuition du poète
Huit ans plus tard, de l’autre côté de l’Atlantique, le poète et écrivain Edgar Allan Poe Il pense avoir trouvé une réponse. Le 3 février 1848, il donna une conférence publique sur ses idées à 60 personnes à la New York Society Library.
Entre métaphysique et science, Poe soutenait que l’univers était issu d’un seul état de la matière (« monothéisme ») qui avait été dispersé et dispersé par l’action d’une force répulsive.
Cela signifie que l’univers était une sphère finie de matière. Si l’univers fini était peuplé d’un nombre suffisamment petit d’étoiles, nous n’en verrions pas une dans toutes les directions où nous regardons. La nuit pourrait redevenir noire.
Même si nous supposons que l’univers est infini, s’il a commencé quelque part dans le passé, alors Le temps qu’il faut à la lumière pour nous atteindre Cela limitera la taille de l’univers que nous pouvons voir. Ce temps de parcours créerait un horizon au-delà duquel les étoiles lointaines resteraient inaccessibles.
L’audience de Poe à la New York Society Library ne lui a pas donné l’accueil enthousiaste qu’il espérait. Plus tard dans la même année, il publie ses théories dans The Prose Poem eurêkaqui a beaucoup circulé.
L’année suivante, le 7 octobre 1849, Poe mourut à l’âge de quarante ans. Plus d’un siècle s’est écoulé avant que les scientifiques ne confirment son intuition sur le mystère du ciel nocturne.
Deux vérités et demie
Dans la première moitié du XXe siècle, de nombreuses nouvelles théories sur l’univers ont été développées, stimulées par la théorie de la relativité générale d’Einstein, qui expliquait la gravité, l’espace et le temps de nouvelles façons. Dans la seconde moitié du siècle, ces théories cosmologiques ont commencé à être testées par des observations.
en 1963, L’astronome britannique Peter Scheuer Il a soutenu que la cosmologie était basée sur seulement « deux faits et demi »:
- Fait 1 : Le ciel nocturne est sombre, ce que l’on sait depuis un certain temps
- Fait 2 : les galaxies Éloignez-vous les uns des autrescomme en témoignent les observations de Hubble publiées en 1929
- Fait 2.5 : Il est possible que le contenu de l’univers évolue avec l’évolution du temps cosmique.
De violents désaccords sur l’interprétation des faits 2 et 2.5 ont enthousiasmé la communauté scientifique dans les années 1950 et 1960. L’univers était-il essentiellement statique ou a-t-il commencé par une explosion massive – un big bang ? Les partisans des deux camps ont cependant admis qu’ils avaient besoin d’expliquer l’obscurité du ciel nocturne.
L’âge des étoiles
Le cosmologiste britannique Edward Harrison résolution de conflit en 1964. ont montré que le principal facteur déterminant la luminosité du ciel nocturne est, en fait, l’âge fini des étoiles.
Le nombre d’étoiles dans l’univers visible est extra large, mais c’est limité. Ce nombre fini, chacun brûlant pendant un temps fini, étalé sur une taille immense, laisse l’obscurité se manifester parmi les étoiles.
Harrison plus tard réalisé Cette solution a en fait été proposée non seulement par Edgar Allan Poe, mais par le physicien britannique Lord Kelvin en 1901.
Les observations des années 1980 ont confirmé la décision proposée par Poe, Kelvin et Harrison. C’était le paradoxe d’Olber Enfin, il a été inhumé.
lumière fossile
Ou peut-être pas tout à fait. Vu sous un angle différent, il existe une autre solution au paradoxe : le ciel nocturne n’est pas si sombre après tout.
Après avoir découvert l’expansion de l’univers à la fin des années 1920, les scientifiques ont réalisé que l’univers aurait pu commencer par être extrêmement compact, dense et chaud. C’est le modèle « hot big bang » que nous avons aujourd’hui.
L’une des principales prédictions de ce modèle est la présence de « lumière fossile » émise dans l’aube cosmique. Cette lumière fossile devrait être visible aujourd’hui – mais pas à l’œil nu, car l’univers en expansion l’aurait convertie en longueurs d’onde plus longues.
Fédérations ESA, HFI et LFIEt CC PAR
Ce rayonnement – le fond diffus cosmologique – était Il a été découvert en 1964. maintenant mesuré en Précision brillanteLe rayonnement de fond cosmique est la lumière la plus répandue dans l’univers.
Nous savons maintenant que l’univers est aussi lumineux Une deuxième lumière de fond plus tamisée, produit par les galaxies lors de leur formation et de leur évolution. Cette lumière est appelée fond cosmique ultraviolet, optique et infrarouge.
On peut donc aussi répondre au paradoxe d’Olber en disant que le ciel n’est pas sombre, mais faiblement lumineux avec Faible rayonnement résiduel De tout ce qui s’est passé au cours de la durée de vie finie de l’univers.
Nouvelles réponses, nouvelles questions
En 2023, le paradoxe d’Olber est devenu un riche domaine de recherche. Dans notre propre travail, nous effectuons des mesures plus précises de la luminosité du ciel nocturne et simulons les étoiles de l’univers avec des supercalculateurs. Nous pouvons maintenant préciser Nombre d’étoiles dans le ciel avec une grande précision.
Cependant, des mystères demeurent. L’année dernière, la sonde spatiale New Horizons, au-delà de l’orbite de Pluton et loin de la poussière du système solaire interne, a découvert que le ciel deux fois la luminosité Comme on s’y attendait.
Ainsi, la question de l’obscurité du ciel persiste, transcendant les époques et les cultures.
