Bonsoir
Nous savons que le Ciel est noir car la lumière des étoiles lointaines n'a pas eu le temps de parvenir à nos yeux....
mais si la lumière des étoiles n'a pas pu parvenir jusqu’à la Terre, comment ce fait-il que je puisse voir des étoiles dans le ciel ??
Cordialement
Salut,
Bon nombre d'étoiles sont suffisamment proches pour que leur lumière ait eu le temps de venir. Maintenant si le ciel est noir c'est en partie parce que certaines sont trop loin pour que la lumière ait eu le temps de venir et donc il n'y a pas une infinité de "lampe" qui formerait une lumière unie éblouissante, en partie aussi dû à l'expansion de l'univers.
Je te propose cette courte vidéo d'Hubert Reeves : http://www.youtube.com/watch?v=WrWcSdMj1aM
Comme dit, les étoiles se répartissent dans un volume immense, certaine sont très proches, d'autres très éloignée ; les distances vont dans un rapport de un à dix milliards pour l'univers visible. Par définition, les étoiles observables sont celles dont la lumière a eu le temps de nous parvenir. Elles sont simplement bien trop peu nombreuse dans ce volume pour rivaliser avec le Soleil, dans un rapport de un à mille milliards environ (flux solaire ~ 1 kW/m2, flux stellaire ~ 1 nW/m2)
Repost :
Dans un univers statique infini dans l'espace et dans le temps, uniformément remplis d'étoile (ou de galaxies), la voûte céleste, de nuit comme de jour aurait la luminance moyenne de la surface d'une étoile, c'est à dire qu'on se trouverait dans un énorme four avec une température moyenne dans les 4 à 5000 K.
C'est le paradoxe de la nuit noire ou paradoxe d'Olbers (du nom d'Heinrich Olbers qui le décrivit en 1823 - le paradoxe était déjà connu par Kepler en 1610 ainsi que Halley et Chéseaux au XVIIIe siècle).
Historiquement, ce paradoxe a eu son importance dans le cadre d'un univers newtonien. Auparavant (avant Copernic, Galilée, toussa), pour rappel, l'univers est fini et formé de coquilles concentriques solides (les "cieux") autour de la Terre. Soit un monde tout petit, ne générant aucun paradoxe de ce type. Avec Newton, les astres sont éparpillés dans un espace sans frontières concevables et la gravité structure tout ce petit monde. Or dans ce cas, un univers fini étendu dans un espace infini est instable. Les étoiles situées en périphérie vont être attirées vers le centre, la densité moyenne de l'univers va augmenter, le champs de gravité moyen va croitre et le collapse s'accélérer. La seule solution pour obtenir un univers stable est donc d'étendre le "gaz d'étoiles" à l'infini pour assurer un univers statique. Oui mais là on est alors confronté au paradoxe d'Olbers, situation inextricable.
On peut éventuellement soutenir que l'espace contient des gaz qui absorbent la lumière des étoiles les plus lointaines. De fait, le phénomène d'extinction n'est pas du tout négligeable au sein de la Galaxie (qu'on ne connait pas encore, je le rappelle). Mais sur la durée, ça ne lève pas le paradoxe. Les gaz interstellaires en absorbant le rayonnement vont s'échauffer et rayonner à l'équilibre autant que l'arrière plan.
Une première solution est donnée par Edgard Poe (le romancier). Si l'univers est infini dans l'espace, il ne l'est peut être pas dans le temps. Et dans ce cas, la lumière venue des confins n'a pas eu le temps de nous parvenir. C'est une solution relativement satisfaisante, d'autant que l'infinité dans le temps posait également le problème de savoir comment des phénomène transitoire (les étoiles) pouvaient encore briller et pourquoi l'entropie, phénomène irréversible, n'avait pas déjà tout dispersé depuis l'infinité des temps... Il reste quand même à expliquer l'apparition en un temps fini d'étoiles, de matière, dans un espace si ce n'est infini, en tout cas considérablement étendu. Car par ailleurs, on peut également soutenir que l'espace est fini et en effondrement depuis un temps fini. Mais il est assez dérangeant au plan intellectuel d'imaginer une bulle de gaz d'étoile au milieu d'un espace infini. Surtout que cette bulle doit être en train de s'effondrer. Ce qu'on n'observe pas ! Il faut bien se rappeler que l'on n'observe encore que les étoiles de la Galaxie ; les galaxies extérieures sont vues comme qq centaines de tache floues dont on ignore si on doit les confondre avec des nuages de gaz proches ou si ce sont des système d'étoiles lointains (théorie de Kant).
En fait, avant la Relativité Générale, il n'y a pas de cosmologie scientifique pour toutes ces raisons là.
La théorie d'Einstein relie la courbure de l'espace au contenu de l'Univers. Si la densité est suffisante, l'univers est hypersphérique c'est à dire fini mais sans bord. Plus besoin d'imaginer un espace infini, c'est un progrès majeur et le début de la cosmologie scientifique.
Seulement, si la densité n'est pas EXACTEMENT la densité critique, on se retrouve avec le même problème qu'avec l'univers newtonien, mais cette fois ci avec DEUX solutions dynamiques. Si la densité dépasse la densité critique, l'univers s'effondre pour une raison tout à fait analogue à celle analysé dans le cas newtonien. Et le déclenchement de l'effondrement peut être causé d'après le modèle par n'importe quelle inhomogénéité de matière. Ce n'est donc pas tenable.
Et si la densité est inférieure à la densité critique, alors l'espace est en expansion. Ça par contre, c'est une solution que ne pouvait prédire le modèle newtonien, dans lequel l'espace est fixe et absolu (cad où seule la matière est en mouvement). Dans le modèle d'expansion issu de la Relativité Générale, la matière est immobile, et c'est l'espace qui est en expansion.
Dans le cadre d'un univers en expansion, le paradoxe d'Olbers est doublement réglé :
* l'Univers a un âge fini. L'énergie produite est elle même finie et nous la recevons d'un nombre fini d'astre. Il est vrai que l'arpentage de l'univers nous montre un univers quasi vide. L'ensemble des étoiles déversant leur énergie dans l'espace depuis le début des temps n'ont augmenté que de 1/1000e le nombre de photons qui remplissent l'Univers. Le reste, c'est le rayonnement fossile, reliquat de sa période chaude.
* l'expansion de l'espace fait que le rayonnement éblouissant des origines est décalé vers les grandes longueur d'onde, d'un facteur 1000 environ. Au moment où l'univers est devenu transparent, il rayonnait à T=3000 K, soit une longueur d'onde (en micron) de 3000/T = 1 micron (le proche infra rouge). Si ce rayonnement n'avait pas été redshifté, on se retrouverait dans le fours d'Olbers. La température ayant été divisé par 1000 par l'expansion, l'Univers rayonne à 3K, soit un rayonnement 3000/3 = 1 mm.
L'univers est donc bien remplis de rayonnement, comme dans le paradoxe d'Olbers, non du fait des étoiles mais du gaz chaud des origines. Seulement l'expansion de l'univers en a fait un rayonnement de basse énergie, invisible à l'oeil, et les nuit sont noires.
Dernière modification par Gilgamesh ; 09/03/2014 à 02h12.
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