Pourquoi le ciel nocturne est-il noir ?

Paradoxe d'Olbers : pourquoi le ciel nocturne est-il noir ?

Depuis toujours les hommes ont constaté qu'après le coucher du Soleil, le ciel noircit, piqueté ça et là de points brillants, les étoiles. Personne ne trouvait cela anormal jusqu'à ce qu'en 1823, Heinrich Olbers, médecin allemand passionné d'astronomie, remette en cause cette évidence. Dans un ouvrage intitulé "La transparence cosmique", Olbers écrivait : "S'il y a réellement des soleils dans tout l'espace infini, leur ensemble est infini et alors le ciel tout entier devrait être aussi brillant que le Soleil. Car toute ligne que j'imagine tirée à partir de nos yeux rencontrera nécessairement une étoile fixe quelconque, et par conséquent tout point du ciel devrait nous envoyer de la lumière stellaire."

Heinrich Olbers (1758-1840)

Si l'astronome allemand exposa clairement le problème qui prit le nom de "paradoxe d'Olbers", d'autres avant lui l'avaient évoqué. Képler le premier au 17ème siècle s'était interrogé sur la contradiction qu'il y avait d'un côté entre l'aspect du ciel nocturne que tout un chacun observait, et de l'autre l'idée d'un espace peuplé d'étoiles distribuées uniformément. En 1720 Halley évoqua le problème à nouveau et en 1744 l'astronome suisse Jean-Philippe Loys de Chéseaux alla même jusqu'à calculer que la luminosité du ciel nocturne devrait égaler 100 000 fois l'éclat du Soleil !

On commença alors à chercher des réponses à ce paradoxe. L'astronome F. Struve proposa de faire intervenir des nuages de gaz et de poussière mais J. Herschel fit remarquer que si de telles régions existaient, elles seraient lumineuses, chauffées par les étoiles en arrière-plan.

En 1848 le poète et écrivain américain Edgar Poe eut une intuition géniale qu'il présenta dans un texte intitulé "Eurêka". Il expliqua le paradoxe de la façon suivante : "La seule manière de rendre compte des vides que trouvent nos télescopes dans d'innombrables directions est de supposer cet arrière-plan invisible placé à une distance si prodigieuse qu'aucun rayon n'ait jamais pu parvenir jusqu'à nous". Edgar Poe s'appuyait sur l'idée que la vitesse de la lumière était finie (ce que Roemer avait déterminé en 1676) et que les étoiles n'étaient pas immortelles.

La cosmologie moderne est venue apporter une seconde explication au paradoxe d'Olbers : la découverte de l'expansion de l'Univers dans les années 1920 a montré que les astres s'éloignent de nous de plus en plus vite, une accélération qui s'accompagne d'un décalage du rayonnement vers des grandes longueurs d'onde. Comme le pensaient Olbers et de Chéseaux, le ciel est très lumineux, mais pas pour nos yeux.

Si les étoiles vont devenir de plus en plus visibles à la fin de ce crépuscule, elles ne seront jamais assez nombreuses et lumineuses pour illuminer tout le ciel dans les longueurs d'onde accessibles à nos yeux.