Mise à jour 13 Juin 2025

CONFÉRENCE de

Thierry MIDAVAINE

 « RETOUR SUR LE PARADOXE D’OLBERS »

Organisée par la SAF

En direct du siège et par téléconférence

Le Samedi 22 Mai 2025 à 15H00

À l'occasion de la réunion de la Commission de Cosmologie

Photos : TM et JPM (capture d’écran), pour l'ambiance.

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.

Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et se nomme :

OlbersMidavaine.pdf, qui se trouve dans le dossier COSMOLOGIE-SAF/ saison 2024-2025.

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.

Les actualités présentées sont ici. (à venir)

La vidéo de la séance se trouve : il semble que l’on ait oublié d’enregistrer !!

Les enregistrements des commissions cosmologie sont sur le site de la SAF/Cosmologie à l’adresse suivante :

https://www.youtube.com/playlist?list=PL78ug7UrzPF1GW7iMV42mAx34bmlk8HxD

Nous étions une douzaine dans la salle et 22 sur Zoom.

On se rappelle le paradoxe d’Olbers :

« Pourquoi le ciel nocturne est-il noir, alors que des milliards et milliards d’étoiles sont présentes partout dans le ciel ? »

En effet :

Vu le nombre d’étoiles du ciel (si on suppose qu’elles sont en nombre infini), la nuit devrait briller comme en plein jour

En effet, si, quelle que soit la direction dans laquelle on porte son regard, nous trouvons une étoile, pourquoi le ciel nocturne n'est-il pas uniformément brillant ? Et pourtant la nuit est noire. Alors pourquoi ???

On sait maintenant pourquoi :

Et bien c’est qu’en fait il y a ces trois faits qui jouent sur ce paradoxe :

·        La vitesse de la lumière est finie, certaines lumières d’étoiles ne nous ont pas encore atteint.

·        Les étoiles ne brillent pas éternellement, elles ont eu un début et elles ont une fin, d’autre part il n’y a pas un nombre infini d’étoiles, même si ce nombre est très grand.

·        L’univers est en expansion, ce qui dilue le rayonnement dans un volume de plus en plus grand, et fait décaler les longueurs d’onde lumineuses vers les grandes longueurs d’onde, vers le rouge (redshift).

On en déduit aussi qu’il existe un horizon cosmologique, au-delà duquel on ne peut rien voir.

Autrement dit, on sait maintenant pourquoi la nuit est noire, en fait Edgar Poe nous avait mis sur la voie : la nuit est noire car :

• le temps est fini (l'univers a eu un début) et
• les étoiles, en conséquence n'existent pas depuis toujours, les plus vieilles d'ailleurs ayant une longueur d'onde décalée vers le rouge (redshift).

Mais, Thierry nous propose une nouvelle approche de ce paradoxe, très originale, une approche photométrique.

On commence par quelques définitions de photométrie :

·         Le flux lumineux : c’est la puissance d’une source lumineuse reçue par l’œil humain, s’exprime en lumen.

·         L’intensité lumineuse : exprime la capacité à éclairer, s’exprime en candela.

·         La luminance : c’est ce que l’on observe, sensation visuelle, en magnitude par arcsec²

·         L’éclairement :  en lux, correspond aussi à la magnitude

Quelques remarques :

Ø  Un écart de 5 magnitudes = un facteur 100 en éclairement soit un facteur 10 en distance

Ø  Un écart de +1 magnitude = 1/ un facteur 1001/5 = 1/2.512

Ø  L’étoile de référence de magnitude 0 donne un Éclairement Visible de E = 2.54 10^-6 lux

Ø  La luminance apparente est conservée avec la distance

Marin Mersenne s’est beaucoup intéressé à la lumière et à l’optique, il montre avant tout le monde que l’éclairement diminue comme le carré de la distance.

Et Newton vint…..

Télescope, décomposition de la lumière, corpuscules, gravité en 1/d² , etc..

Finalement, on commence à comprendre que les étoiles sont comme des soleils, Huygens estime la distance de Sirius basée sur l’éclairement de celle-ci par rapport au Soleil.

On s’intéresse au Soleil.

On s’aperçoit qu’il rayonne comme un corps noir à 5780 K et dont l’émission est maxi à 900 nm, sa puissance de 1,3 kW/m² à la surface de la Terre. La magnitude visible du Soleil est de -26,9.

En résumé :

• Le Soleil un Corps Noir à 5780 K

• Éclairement du Soleil 126 000 lux

• Intensité du Soleil 2.82 10²⁷ Candela délivré dans 4 PI sr

• La magnitude du Soleil m_S = 2.5 log (E₀/ E_s) = -26.9

• L’angle solide du Soleil = 6.79 10^-5 sr = 2.889 10⁶ arc sec ² (ou as²)

• La magnitude par arcsec² du Soleil = -10.6

• La masse du Soleil Ms=1.989 10³⁰ kg

Vient ensuite la question de la vitesse de la lumière, la lumière est-elle instantanée ?

C’est Roemer en 1676 à l’Observatoire de pairs qui le premier en donne une estimation, basée sur l’apparition des satellites de Jupiter. L’ordre de grandeur était exceptionnellement bon : 220.000 km/s pour 300.000 km/s !

Il en déduisit que nous observons le ciel avec un retard correspondant à la distance des objets.

Nous regardons dans le passé.

On commence à estimer la densité et le nombre des étoiles.

C’est W Herschel qui grâce à son super télescope compte les étoiles de notre galaxie et fournit ce dessin devenu classique.

Illustration : domaine public.

De nos jours on évalue à 100 milliards le nombre d’étoiles de notre Galaxie.

LE PARADOXE D’OLBERS.

C’est Heinrich Olbers qui en 1823 se posait cette intrigante question concernant la nuit noire.

En effet comme on le voit sur cette animation gif, le ciel devrait être couvert de la lumière des étoiles en nombre infini.  La nuit ne devrait pas être noire !

Même si on s’éloigne d’un facteur 2, la luminosité baisse d’un facteur 4, mais le nombre d’étoiles augmente d’un facteur 4 si le nombre d’étoiles est uniformément réparti et infini.

Voir la présentation de Thierry pour plus de détails photométriques.

Comme déjà dit en intro, c’est Edgar Poe qui le premier nous met sur la voie de la résolution du paradoxe.

Cela deviendra plus tard la conséquence de nos fausses hypothèses.

·         Le nombre d’étoiles n’est pas infini

·         L’univers a un âge fini

·         Due à l’expansion de l’Univers, la lumière des étoiles est décalée vers le rouge

·         Au-delà de notre horizon, rien ne nous est accessible

POUR ALLER PLUS LOIN :

La nuit n’est pas noire et Planck : CR de la conf. SAF d’Hervé Dole du 14 Mars 2012.

Différences entre le flux lumineux et l'intensité lumineuse

Pourquoi la nuit est-elle noire ? On se pose la question depuis 200 ans

Mais pourquoi le ciel est-il noir la nuit ? On vous explique le Paradoxe d’Olbers

PROCHAINE RÉUNION COSMOLOGIE : Samedi 27 Septembre 2025 15h AU SIÈGE

TABLE RONDE SUR LA COSMOLOGIE

Par yyyy.

Une invitation sera envoyée trois semaines avant.

PROCHAINE CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF :

Prochaine conférence SAF. : le mercredi 10 Sept 2025 (CNAM) 19 H    

avec Clotilde LAIGLE Astrophysicienne Paris VI

sur « LE TÉLESCOPE EUCLID À LA CONQUÊTE DE L'UNIVERS SOMBRE :

PLONGÉE AU CŒUR DE TOILE COSMIQUE" »
Réservation comme d’habitude à partir du 10 Août 9h00 ou à la SAF directement.  

Transmission en direct sur le canal YouTube de la SAF :

 https://www.youtube.com/channel/UCD6H5ugytjb0FM9CGLUn0Xw/feautured

Les dernières conférences SAF 

Bon ciel à tous

Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF

www.planetastronomy.com

Abonnez-vous gratuitement aux astronews du site en envoyant votre nom et e-mail.