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Loin de toute lumière, on ne peut voir la nuit que 2500 étoiles.
Loin de toute lumière, on ne peut voir la nuit que 2500 étoiles.
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Vers l'infini et au-delà !

Les yeux dans les étoiles : quelle fraction de l’univers voyons-nous réellement en regardant le ciel la nuit ?

En une chaude nuit du mois d'août vous observez les étoiles filantes, et vous vous dites que la voûte céleste est immense... Pourtant vous ne voyez quasiment rien.

Olivier Sanguy

Olivier Sanguy

Olivier Sanguy est spécialiste de l’astronautique et rédacteur en chef du site d’actualités spatiales de la Cité de l’espace à Toulouse.

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Atlantico : Lorsque nous regardons la voûte céleste, nous avons une impression d’immensité. Mais quelle portion de l’univers voyons-nous à l’œil nu ?

Olivier Sanguy : La portion que nous percevons est extrêmement faible, car ce que nous voyons la nuit, à la campagne, loin de toute source de lumière, ce sont environ 2 500 étoiles.On sait aujourd’hui par déduction que la galaxie à laquelle nous appartenons comporte 100 milliards d’étoiles. Certains vont jusqu’à parler de 200 milliards.

L’œil nu peut voir une galaxie lointaine, celle d’Andromède, et l’Amas d’Hercule (M13), et dans l’hémisphère sud il peut distinguer deux galaxies naines, qui sont en fait les satellites de la nôtre : le Grand nuage de Magellan, et le Petit nuage de Magellan. Mais grâce à la technologie actuelle on sait aujourd’hui qu’il existe 100 milliards de galaxies accessibles à nos instruments. Peut-être en verra-t-on plus à l’avenir. C’est pourquoi à l’œil nu, avec ces quelques milliers d’étoiles, nous voyons une minuscule portion de l’univers.

Le ciel que nous voyons la nuit se résume à une infime portion des étoiles les plus brillantes et les plus proches, qui se trouvent dans le cercle rouge dessiné sur cette représentation de la voie lactée. Source : Waitbutwhy.com

Sur cette image, on comprend bien que nous ne pouvons voir que notre voisinage direct, à ceci près que nous arrivons tout de même, à l’œil nu, à voir un peu au-delà de notre galaxie, comme je le disais précédemment. C’est un peu comme si on se trouvait dans la forêt, et que lorsqu’on lève les yeux on aperçoit la montagne au loin : on voit les deux nuages de Magellan en regardant en dehors du plan de notre galaxie. Nous voyons ici une sorte d’entonnoir qui se trouve dans le plan de notre galaxie, or il est possible de regarder en haut et en bas, puisque notre univers est à trois dimensions.

Qu’est-ce qui nous permet de déduire le nombre d’étoiles dans notre galaxie, et dans l'univers ?

Même en extrapolant, certains disent que notre galaxie compte 100 milliards d’étoiles, quand d’autres pensent qu’il y en a 200 milliards. Cela peut paraître imprécis, cependant cela signifie tout de même que l’on a un ordre de grandeur certain : nous ne nous situons pas dans les millions, mais dans les milliards. Il est vrai que cela peut paraître impressionnant, car c'est un peu comme se demander si on a 100 ou 200 euros dans son portefeuille… Mais un ordre de grandeur, c’est déjà quelque chose de précis : ce sont tout de même 100 milliards de soleils ! Et même si tous n’en ont pas forcément autour d’eux, ça fait beaucoup de planètes possibles…

Ces observations font rejaillir la question du caractère infini de l’univers. Comment les astronomes appréhendent-ils cette donnée ?

A vrai dire, on n’en sait pas grand-chose. Nous rentrons dans un domaine complexe qui est celui de la topologie de l’univers, c’est-à-dire la forme de l’espace-temps. On ne voit qu’une partie de l’univers, car on est limités par "l’horizon" : on ne peut pas voir au-delà de 13 milliards d’années. En effet, au-delà de 13,8 milliards d’années, pour être plus précis, c’est le Big Bang. Par exemple, lorsque j’observe une galaxie qui se trouve à un milliard d’années lumières, je la vois telle qu’elle était il y a un milliard d’années. Donc lorsque je regarde une galaxie telle qu’elle était il y a 13,8 milliards d’années, je ne vois rien, car je tente de la voir au moment du Big Bang, c’est-à-dire quand elle n’existait pas encore. Le rayonnement que l’on voit date d’environ 800 000 ans après le Big Bang, et c’est ce que l’on appelle le "fond diffus cosmologique". Il est partout dans le ciel, mais on ne le voit pas à l’œil nu car il est dans le domaine des micro-ondes. C’est ce qu’était chargé d’observer le satellite Planck, qui a terminé sa mission, et dont on est en train d’analyser les données.

On ne peut pas voir au-delà, donc, mais l’univers est plus grand que cela. Il est plus grand que la vitesse de la lumière car juste après le Big Bang a suivi une période appelée "l’inflation" : lorsque l’univers s’est formé, il s’est développé d’une manière faramineuse, plus rapidement que la vitesse de la lumière, mais sans violer la loi d’Einstein, car c’est l’espace-temps qui s’est dilaté plus vite que la vitesse de la lumière, ce qui veut dire que rien n’est allé plus vite que cette dernière.

Certains scientifiques imaginent que l’univers en lui-même puisse avoir une géométrie recourbée sur elle-même. Imaginons que nous sommes des êtres à deux dimensions, tout plats, qui vivent à la surface d’un ballon. Ce serait donc un univers à deux dimensions qui serait courbé dans une troisième. On peut avoir l’impression qu’il est infini, car on avance sans jamais en trouver la fin, mais au bout d’un moment on revient au point de départ. Peut-être l’univers est-il courbé dans une quatrième ou une cinquième dimension ; cela on ne le sait pas. Pour l’instant les mesures donnent à voir un univers plat et ouvert, qui s’étendrait à l’infini, mais comme je viens de l’expliquer on n’en est pas totalement sûr.

En quoi le caractère infini ou quasi infini de l’univers rejoint-ils le paradoxe de Fermi, selon lequel "s’il y avait des civilisations extraterrestres, leurs représentants devraient être déjà chez nous" ?

Le savant Enrico Fermi a émis en 1950 la question suivante : "si nous ne sommes pas la seule vie dans l’univers, pourquoi les extraterrestres ne se sont-ils pas déjà manifestés ?" Après tout, de même que lorsque les occidentaux ont commencé à voguer sur les mers et à découvrir d’autres civilisations, pourquoi ne rencontrerions-nous pas les "grands navigateurs" de civilisations extraterrestres plus avancées que nous ? Ce paradoxe est devenu d’autant plus présent dans la science moderne que l’on a démontré qu’il se trouvait bien des planètes autour des autres étoiles. Avant, ce n’était qu’une supposition. On s’est aussi rendu compte qu’un certain nombre de ces planètes se trouvaient des zones habitables, ni trop près, ni trop loin de leur soleil.

C’est là que reviennent les ordres de grandeurs que nous avons déjà mentionnés. Si nous nous trouvions dans une galaxie avec 10 millions de soleils, avec très peu de planètes autour de chacun d’entre eux, il serait très peu probable que de la vie puisse se développer sur l’une d’entre elles. Mais étant donné que l’on a affaire à au moins 100 milliards d’étoiles, multipliées par 100 milliards de galaxies, avec une proportion non négligeable de planètes qui pourraient être habitables, malgré la complexité de la vie on retrouve le paradoxe de Fermi, que je me plais à comparer au paradoxe de l’euromillion : si je joue de temps en temps, je constate que je ne gagne pas, et commence à me dire que c’est une escroquerie. Sauf que si je regarde autour de moi, je vois que des gens gagnent le gros lot. Comment cela se fait-il ? Eh bien parce que nous sommes des millions de joueurs ! Et statistiquement, il y en a forcément un qui remporte la mise. C’est pareil pour la vie extraterrestre : les chances pour l’univers d’avoir une planète sur laquelle se développe de la vie et une civilisation qui aboutisse à un stade très avancé (technologie, poésie, art, etc.) sont très faibles, mais étant donné qu’il "joue" des centaines de milliards de fois, on peut raisonnablement penser qu’il n’y a pas seulement un gagnant à chaque fois. On remarquera d’ailleurs que pour des grosses cagnottes, les participants à l’euromillion sont tellement nombreux que deux ou trois gagnants peuvent se dégager.

Pourquoi ne croisons-nous pas la route des autres gagnants du "loto de l’univers", alors ?

On peut supposer que nous sommes les seuls gagnants. A titre personnel, je trouve cela un peu présomptueux. On peut aussi supposer que nous sommes la première civilisation qui atteint ce stade, ou que les autres n’ont pas passé le stade de la maturité : elles se sont peut-être autodétruites. Même nous, nous ne sommes pas entièrement à l’abri d’un cataclysme nucléaire ou d’une détérioration totale de notre environnement telle qu’il ne puisse plus assurer notre survie. Peut-être existe-il aussi un cap infranchissable de développement. Et à l’inverse, on peut supposer que ces civilisations autres sont tellement avancées que nous ne pouvons pas les intéresser. Ou bien elles peuvent obéir à une éthique de non intervention…

Propos recueillis par Gilles Boutin

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