Cosmos de poche · épisode 1

Pourquoi la nuit est noire

Dans un univers infini et éternel, chaque regard tomberait sur une étoile, et le ciel brillerait jour et nuit. Le paradoxe d'Olbers, la piste d'Edgar Allan Poe, et ce que le noir de la nuit dit de l'âge de l'univers.

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Fiche de lecture

Le paradoxe: Si l'univers était infini, éternel et uniformément rempli d'étoiles, toute ligne de visée finirait sur la surface d'une étoile : le ciel nocturne serait aussi lumineux que la surface d'une étoile.
Pourquoi ça se compense: À une distance double, une étoile envoie quatre fois moins de lumière, mais une coquille de même épaisseur contient quatre fois plus d'étoiles : chaque coquille apporte autant de lumière.
L'histoire: Johannes Kepler pose le problème en 1610, contre l'univers infini de Giordano Bruno ; Edmond Halley et Jean-Philippe Loys de Chéseaux le reprennent au XVIIIᵉ siècle ; Heinrich Olbers le décrit en 1823. Le nom de « paradoxe d'Olbers » lui a été donné par Hermann Bondi en 1952.
La piste de Poe: Dans Eureka (1848), Edgar Allan Poe propose que, l'univers ayant un âge fini, la lumière des étoiles les plus lointaines ne nous soit pas encore parvenue.
La réponse actuelle: L'univers a environ 13,8 milliards d'années (13,787 ± 0,020 selon le satellite Planck, 2018) : seule une région finie a pu nous envoyer sa lumière. L'expansion étire en plus la lumière des galaxies lointaines vers le rouge, ce qui l'affaiblit.
Le fond diffus cosmologique: La lumière émise quand l'univers est devenu transparent, environ 380 000 ans après le Big Bang, nous arrive étirée jusqu'à une température d'environ 2,7 kelvins : ce sont des micro-ondes, invisibles à l'œil.
Dans la vidéo: L'horizon est montré comme une sphère simple : à cause de l'expansion, l'univers observable est en fait bien plus grand que 13,8 milliards d'années-lumière. Les dates de Chéseaux (1744 ou 1746) et de la solution de Kelvin (1901 ou 1904) diffèrent selon les sources : elles ne sont pas dans la vidéo.
Pour aller plus loin: Le paradoxe d'Olbers, sur Wikipédia