Paradoxe de la nuit noire

[Floda200489]

Bonjour,

Cela fait tout de même quelques années que je lis beaucoup d'ouvrages de vulgarisation en astrophysique / astronomie, et je me suis retrouvé un peu bête face à une question qui me semble en fait triviale... :

Le paradoxe d'Olbers, je comprends bien, mais je me demande simplement pourquoi cela devrait être le cas sachant que déjà aujourd'hui nous ne voyons pas les étoiles loitaines de toute façon...

Je reformule au cas où cela manquerait de clarté. Si l'Univers était infini, nous devrions avoir une nuit baignée de lumière car dans toutes les directions il se trouverait une étoile. Ce n'est pas le cas donc l'Univers a une histoire. Mais pourquoi cela ne devrait-il pas être le cas ? Nous ne sommes déjà pas baigné de certaines lumières trop lointaines, on ne peut pas voir avec nos yeux les galaxies lointaines, ni même toutes les étoiles de notre galaxie, donc pourquoi ce ne serait quand même pas le cas ?

D'ailleurs, cela soulève un autre problème, là niveau question bête c'est du haut niveau désolé, mais je ne m'étais jamais posé cette question avant d'aller assez loin dans les recherches : pourquoi ne voit-on pas la lumière de ces objets lointains avec nos yeux ? Quelle est la limite ? Quel est le filtre ?

Merci d'avance pour les réponses
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[Lansberg]

Bonjour,

l'univers peut-être infini spatialement parlant. Il ne l'est pas au niveau temporel. On ne peut donc recevoir de la lumière que des objets dont la lumière a eu le temps de nous parvenir depuis le bigbang ou plus précisément depuis l'époque de l'émission du fond diffus cosmologique, FDC, 380 000 ans après le bigbang. Le ciel ne peut donc pas être uniformément brillant puisqu'il faudrait un temps infini pour qu'il le soit.
D'autre part l'univers est en expansion et la lumière émise par les objets lointains est de plus en plus décalée vers le rouge puis l'infrarouge puis les ondes radio (pour le FDC). Nos yeux ne voient pas ces rayonnements (ni même les UV ou les RX d'ailleurs).
Le ciel est noir pour ces raisons. Il nous apparaitrait bien plus brillant si nous étions sensibles aux IR ou aux ondes radio.

[Floda200489]

D'accord pour ces points.

Mais alors pour les objets pas si loin, disons les galaxies proches qu'on ne peut voir qu'avec un instrument ? Ils sont bien dans le domaine visible puisqu'on les voit dans le télescope, pourquoi ne les voit-on pas à l'oeil nu ?

[pm42]

Mais alors pour les objets pas si loin, disons les galaxies proches qu'on ne peut voir qu'avec un instrument ? Ils sont bien dans le domaine visible puisqu'on les voit dans le télescope, pourquoi ne les voit-on pas à l'oeil nu ?

D'abord, on en voit certaines à l'oeil nu. Mais pour la plupart, elles sont suffisamment loin pour que leur lumière soit trop faible.
"Pas si loin" est à prendre avec des pincettes : M31 est plusieurs ordres de grandeur plus loin que les étoiles qu'on voit.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Garion]

Pour préciser la réponse de pm42, plus c'est loin, plus la lumière se disperse, donc, on en reçoit moins, et notre rétine puis notre cerveau ne réagit qu'à partir d'une certain quantité de photons reçus.

[f6bes]

D'accord pour ces points.

Mais alors pour les objets pas si loin, disons les galaxies proches qu'on ne peut voir qu'avec un instrument ? Ils sont bien dans le domaine visible puisqu'on les voit dans le télescope, pourquoi ne les voit-on pas à l'oeil nu ?

Bjr à toi, Prends une lampe de poche , mets là à:
10m
50m
100m
500m
1km
Tu vas t'apercevoir qu'à partir d'une certaine distance tu est incapable de la discerner.
Ton oeil n'a pas ,à partir d'une certaine distance , la capacité de " voir". (trop infime)
Si ton acuité visuelle est (spposons 10) tout ce qui est inférieur à cette valeur n'es pas perçu.
A "10" et juste un peu plus, ça va etre infime , mais perceptible.
10 dans mon exemple n' aucune unité. C'est juste pour fixer une " valeur" limite.
Bonne journée

[stefjm]

Pour préciser la réponse de pm42, plus c'est loin, plus la lumière se disperse, donc, on en reçoit moins, et notre rétine puis notre cerveau ne réagit qu'à partir d'une certain quantité de photons reçus.

Une certaine quantité de photon qui vaudrait 1.

https://www.nature.com/articles/ncomms12172

[Archi3]

D'accord pour ces points.

Mais alors pour les objets pas si loin, disons les galaxies proches qu'on ne peut voir qu'avec un instrument ? Ils sont bien dans le domaine visible puisqu'on les voit dans le télescope, pourquoi ne les voit-on pas à l'oeil nu ?

il y a une petite subtilité dans la brillance des objets. La quantité de lumière que tu reçois "dans un certain angle" (en fait un angle solide) ne dépend pas de la distance. Tant que ton objet est "étendu", c'est à dire qu'il couvre plusieurs pixels de ta rétine, sa brillance par unité de surface reste constante : par exemple si tu t'éloignes du Soleil pour aller sur Mars ou sur Jupiter, tu continues à le voir comme un petit disque, de brillance constante (tu te brules autant la rétine en le regardant que sur la Terre). En revanche sa surface apparente décroit et donc la quantité globale de lumière que tu reçois diminue.

A un moment, tu es tellement loin que l'image de l'objet est plus petite qu'un pixel (une cellule de ta rétine). La quantité de lumière reçue continue à diminuer parce que la surface apparente diminue, mais comme tu ne peux pas voir une taille plus petite que un pixel, tu dilues cette lumière dans ton pixel, et là l'objet parait toujours avoir la même "taille" apparente, mais de moins en moins brillant : c'est le cas des étoiles qui paraissent de moins en moins brillantes avec la distance, mais en fait si tu arrivais à résoudre leur surface, la brillance par unité d'angle solide serait la même que celle du Soleil. La dilution vient du fait qu'il n'y a qu'une seule source dans ton pixel bien sûr.

Le paradoxe d'Olbers vient du fait que si on voyait à l'infini, le nombre d'étoiles visibles serait aussi infini et donc le ciel serait uniformément brillant avec la brillance du Soleil, chaque direction finissant par rencontrer la surface d'une étoile (et tes "pixels" seraient uniformément éclairés avec la brillance du Soleil).

Pour les galaxies encore étendue à l'oeil nu (en fait il n'y a que la galaxie d'Andromède )... elle est bien visible à l'oeil nu, et avec une brillance de surface comparable à la Voie Lactée. Mais elle est bien plus petite et si on ne sait pas où elle est, on ne la remarque pas. Les autres galaxies sont trop petites et pas assez nombreuses pour "remplir le ciel" et donc on ne les voit pas.

[Floda200489]

J'ai tout compris, je vous remercie !