178 – le paradoxe d’olbers et la prematiere

EXTRAITS DE WIKIPEDIA

Le paradoxe d'Olbers (appelé aussi paradoxe de Chéseaux-Olbers ou paradoxe de la nuit noire) est une contradiction apparente entre le fait que le ciel est noir la nuit et le fait que l'Univers était supposé statique et infini à l'époque.

Il est nommé ainsi en l'honneur de l'astronome allemand Heinrich Olbers qui le décrivit en 1823, mais il était déjà connu par Kepler en 1610 ainsi que par Halley et Chéseaux au XVIII^e siècle.

Si on suppose un univers infini contenant une infinité d'étoiles uniformément réparties, alors chaque direction d'observation devrait aboutir à la surface d'une étoile. La luminosité de surface d'une étoile est indépendante de sa distance : ce qui fait qu'une étoile semblable au Soleil est moins brillante que celui-ci, c'est que l'éloignement de l'étoile fait que sa taille apparente est beaucoup plus faible. Donc, dans l'hypothèse où toute direction d'observation intercepte la surface d'une étoile, le ciel nocturne devrait être aussi brillant que la surface d'une étoile moyenne comme notre Soleil ou n'importe quelle autre étoile de notre Galaxie.

Ce paradoxe est important, une théorie cosmologique qui ne saurait pas le résoudre serait évidemment invalide. Cependant, une théorie qui résout le paradoxe n'est pas forcément valide.

La solution donnée par la cosmologie moderne

La cause principale expliquant le paradoxe d'Olbers est l'âge fini de l'univers : la lumière de la plupart des étoiles n'a pas eu le temps de parvenir jusqu'à nous.

Un autre effet donne aussi une explication au paradoxe d'Olbers, mais est mineur par rapport à l'explication principale. Du fait de l'expansion de l'Univers, la lumière en provenance des galaxies lointaines est décalée vers le rouge. Ainsi, le spectre lumineux d'émission de ces galaxies nous apparait comme virant peu à peu dans les fréquences lumineuses que nous ne pouvons plus voir (typiquement les infrarouges). Cela signifie que la lumière provenant de ces galaxies possède moins d'énergie que celle des mêmes galaxies situées à la même distance si l'univers n'était pas en expansion. Ainsi, les galaxies les plus lointaines sont extrêmement difficiles à observer. Même si l'Univers était éternel et infini mais en expansion (comme dans la théorie de l'état stationnaire), la brillance de surface des astres les plus lointains décroîtrait avec la distance. Le phénomène est également vrai dans les modèles de Big Bang. Cette décroissance rapide de la luminosité des galaxies en fonction du décalage vers le rouge est effectivement observée, ce qui aide à la résolution du paradoxe d'Olbers et valide cette prédiction de la relativité générale.

Métaphoriquement, on pourrait dire que le ciel est effectivement « clair »; mais cette radiation est décalée vers le rouge (les basses fréquences) tel que la clarté céleste se situe dans les microondes, d'un rayonnement thermique à 2,76K (-270,1 °C). Et non à 3 000 K, température moyenne du rayonnement stellaire. Le ciel est ainsi plongé dans les ténèbres, en lumière visible.

COMMENTAIRES

Les deux explications proposées ci-dessus se complètent puisque dans un cas la lumière des galaxies n’a pas eu le temps de nous parvenir, dans l’autre il y a affaiblissement proportionnelle à la distance, ce qui suppose que ces galaxies pour l’heure invisibles devraient apparaître en infrarouge puis en visible. La cause fournie par la théorie est l’étirement des longueurs d’onde provoqué par un phénomène assez mystérieux d’élasticité de l’espace lui-même en expansion.

LA SOLUTION DONNEE PAR LA PREMATIERE

Le problème posé par le paradoxe d’Olbers peut se comprendre simplement : un photon de lumière se déplaçant dans un espace vide ne rencontrant aucune résistance devrait garder toute son énergie si bien que le plus lointain serait aussi brillant que le plus proche.

S’il s’observe une décroissance rapide de la luminosité des galaxies en fonction du décalage vers le rouge, c’est bien que le photon perd en cours de route son énergie. Il nous faut donc trouver une cause différente que cette idée loufoque d’un étirement de l’espace en expansion. Il nous faut recourir aux propriétés de l’espace et à ses effets sur les corps qui le traversent.

Pour la relativité et la cosmologie moderne, l’espace est vide et il ne coute rien en énergie pour le traverser. C’est alors cette conception de l’espace inerte qui est à l’origine du paradoxe d’Olbers de sorte que le problème à résoudre surgit du cœur de la théorie elle-même. Il en va autrement si on attribue à la prématière remplissant l’espace des propriétés de résistance au mouvement et on explique aisément la perte d’énergie du photon proportionnel à la distance.

Dès lors, dans un univers sans limite, les photons les plus lointains ne nous parviendront JAMAIS : il existe donc une frontière qui est celle de l’univers perceptible. Mais cette frontière n’est pas celle d’une fin d’univers comme l’envisage la théorie actuelle pour laquelle au-delà des astres les plus jeunes nés au début du big-bang, il n’existe plus qu’un néant sans espace. La théorie de la prématière nous permet d’éviter cette aporie d’un univers fini qui ouvre sur le « Rien », comme celle d’une naissance d'un cosmos à partir du « Rien ».