Si l'univers est sans limites et plein d'étoiles et de galaxies, pourquoi ne les voyons-nous pas partout où nous regardons? Parfois, les questions les plus simples ont des racines profondes. Et si lorsque nous regardons le ciel nocturne et ne voyons que la noirceur et les étoiles, qui sont beaucoup moins nombreuses que les étoiles de l'univers, est-ce parce que nous sommes des humains et ne pouvons pas voir plus? Pourquoi le ciel nocturne est-il noir et dépourvu de lumière?
Au début, cela peut sembler absurde. Bien sûr, nous avons une atmosphère transparente qui nous permet de scruter les vastes profondeurs de l'espace lorsque le Soleil est de l'autre côté de notre monde. Et notre emplacement dans la galaxie signifie que seule une fraction de l'univers est obscurcie par le gaz et la poussière galactiques, qui bloquent normalement la plupart de la lumière dans les régions centrales de la Voie lactée. Néanmoins, si nous vivions dans un univers vraiment infini, si le vide de l'espace lointain durait assez longtemps dans n'importe quelle direction, alors où que nous regardions, nous verrions des points de lumière brillants partout.
Bien sûr, nous pouvons regarder dans les profondeurs les plus profondes de l'espace vide, où il n'y a pas d'étoiles ou de galaxies visibles à l'œil nu ou avec des télescopes ordinaires, nous pouvons diriger le télescope spatial Hubble pour scruter cette obscurité pendant des heures, voire des jours. Et puis on découvre que l'univers est plein d'étoiles et de galaxies. Starlight parcourt des millions, des milliards, voire des dizaines de milliards d'années-lumière et atteint nos meilleurs équipements. Cela peut prendre beaucoup de temps pour capturer suffisamment de photons à une si grande distance, mais étant donné les au moins 170 milliards de galaxies présentes dans la partie de l'univers que nous avons eu l'occasion d'observer, on pourrait penser qu'il y en a en fait un nombre infini.
En tout cas, on ne voit clairement pas l'infini. En 1800, Heinrich Olbers s'est rendu compte que si l'univers était vraiment infini - avec un nombre infini d'étoiles brillantes - alors finalement, où que vous regardiez, vos yeux toucheraient la surface de l'étoile. Vous ne verriez pas les galaxies que nous voyons, qui sont pour la plupart des espaces vides; vous verriez toutes leurs étoiles, et les étoiles dans les galaxies derrière elles, et de plus en plus loin. En voyageant à travers des milliards, des billions, des quadrillions d'années-lumière, vous atterririez sur une étoile.
C'est un fait mathématique simple: si vous prenez un espace infini avec une densité finie et non nulle de «substance» en lui, alors en regardant n'importe où (et dans n'importe quelle direction), vous arriverez certainement à cette substance par une distance finie. En supposant que le cosmos est plein d'étoiles - même si elles sont raréfiées - mais infinies et de densité uniforme, vous arriverez inévitablement à l'étoile, quelle que soit la direction.
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Le même théorème mathématique vous dit que finalement la lumière des étoiles de toutes les directions arrivera à votre place, ainsi qu'à tous les endroits de l'espace. Si notre Univers était tel - statique, sans fin, avec des étoiles éternellement brillantes - le ciel nocturne serait toujours brillant.
Qu'est-ce qui nous a sauvés de tout cela? Croyez-le ou non, c'est le Big Bang. Le fait que l'univers n'a jamais existé et que nous ne pouvons observer les étoiles et les galaxies qu'à une certaine distance - ce qui signifie que nous en tirons une quantité limitée de lumière, de chaleur et d'énergie - explique pourquoi il y a si peu de lumière dans notre ciel nocturne. Bien sûr, il existe un nombre colossal de points de lumière dispersés dans tout l'univers. Mais le nombre que nous voyons est limité par la vitesse de la lumière et la physique de l'univers en expansion. Quelque part il y a un immense Univers, un tas d'étoiles et de galaxies que nous ne voyons pas, mais ils ne peuvent pas éclairer notre ciel, car peu de temps s'est écoulé depuis le Big Bang pour que leur lumière nous atteigne.
«Attendez une minute», vous remarquerez, «le Big Bang nous dit que l'Univers était plus chaud et plus dense dans le passé, ce qui signifie que le rayonnement de cet état dense et chaud devrait être partout aujourd'hui, se répandre dans toutes les directions. Et vous aurez raison: il y a 13,8 milliards d'années, l'univers était si chaud que les atomes neutres ne pouvaient pas se former, encore moins les étoiles et les galaxies. Lorsque ces atomes neutres se sont finalement formés, la lumière a commencé à voyager en ligne droite et devrait venir à nos yeux de toutes les directions en permanence, quoi que nous fassions.
Et nous voyons cette lumière chaque fois que nous allumons un vieux téléviseur sur une chaîne morte. Cette «neige», le bruit noir et blanc que vous voyez sur votre écran de télévision, provient de toutes les sources: les émissions de radio, le soleil, les trous noirs et toutes sortes de phénomènes astrophysiques. Environ 1% provient de la rémanence du Big Bang: le fond cosmique des micro-ondes. Si nous pouvions voir dans la gamme micro-ondes et radio du spectre électromagnétique - pas seulement dans le visible - nous remarquerions que le ciel nocturne est presque uniforme en luminosité et qu'il n'y a aucun point noir nulle part.
C'est une combinaison de deux faits:
- que l'univers a existé pendant un temps fini;
- et que nous ne voyons la lumière que dans le spectre visible
responsable de l'obscurité du ciel nocturne. En fait, la seule raison pour laquelle nous sommes bien adaptés pour voir la lumière est que la lumière de notre soleil est de l'ordre de milliers de degrés Kelvin, donc nous voyons tout ce qui la reflète. Dans un sens, nos sens limités nous ont forcés à explorer l'univers.
ILYA KHEL
