Le paradoxe d'Olbers

On désigne sous le nom de Paradoxe d'Olbers la réponse donnée à la question de savoir pourquoi il fait  nuit la nuit [Les Jours et les Nuits*]. Au premier abord, il semble que la cause de la nuit se résume à l'absence du Soleil au-dessus de l'horizon. Mais quid des étoiles, qui sont d'autres soleils? Pourquoi leur lumière ne prend-elle pas le relais pour nous assurer un jour permanent? Une réponse tout aussi évidente, si elle ne reposait pas sur un raisonnement circulaire, consisterait à dire qu'elles ont beau être très nombreuses, elles sont trop éloignées pour briller suffisamment et nous assurer la clarté.

Comme Kepler l'avait exprimé en premier, et comme cela sera formulé ensuite de diverses manières, notamment par Olbers, cela ne suffit pas. Si les étoiles sont uniformément réparties dans un espace indéfiniment grand, la somme de l'énergie lumineuse qu'elles rayonnent devrait être équivalente à celle du Soleil. Il devrait donc faire jour aussi la nuit. 

Cette impasse, connue, donc, aujourd'hui sous le nom de paradoxe d'Olbers, a trouvé sa première (et principale) solution en 1848 sous la plume d'Edgar Poe, dans son ouvrage Eurêka (on la trouvera aussi exprimée, peut-être indépendamment, par Arago vers 1850, dans son Astronomie populaire). Ces auteurs notent simplement que s'il fait nuit, c'est parce que les étoiles n'existent pas de toute éternité et la lumière des plus lointaines d'entre elles n'a pas encore pu nous parvenir. Cette lumière encore "sur le chemin" manque donc au bilan final, et il fait logiquement nuit la nuit...

La cosmologie relativiste qui s'est imposée au XX^e siècle permet de donner plusieurs explications qui concourent à la résolution dudit paradoxe. Mais la principale, et la plus facile à comprendre, reste ici encore celle qu'avaient donnée les auteurs du siècle précédent : dans un univers en expansion, qu'il soit spatialement fini ou indéfiniment grand, en effet, une limite existe toujours pour l'âge des plus anciennes étoiles; on n'a donc pas à considérer la contribution d'une nombre indéfiniment grand de sources lumineuses.

D'autres explications, de nature différente ont également été données, en particulier par Benoît Mandelbrot sans son ouvrage sur Les objets fractals (1976, div. réed.). Pour cet auteur, il suffit que la distribution des étoiles ne soit pas uniforme, mais hiérarchisée de telle sorte qu'elle  répondent aux critères qui définissent les objets mathématiques qu'il décrit, pour que le paradoxe puisse être levé. Une perspective tout à fait compatible avec les conceptions actuelles de le mode de hiérarchisation des grandes structures cosmiques.

On ajoutera que depuis 1998, l'analyse des données recueillies par le télescope spatial infrarouge ISO a donné une nouvelle jeunesse à la question évoquée ici. On s'est en effet rendu compte à cette occasion que le paradoxe d'Olbers devait être reformulé pour tenir compte aussi de la contribution (importante) de l'énergie que rayonnent dans l'infrarouge les poussières chauffées par les premières étoiles...

En librairie -  Edward Harrison, Le noir de la nuit, une énigme du cosmos, Le Seuil, 1998; Edgar Poe, Contes, Essais, poèmes, Robert Laffont, coll. Bouquins, 1989; ou bien Eurêka, Le Castor astral, 1993;  Benoît Mandelbrot, Les objets fractals, Flammarion, réed. coll. Champs, 1999. Pour les plus jeunes : Armelle Barnier, Pourquoi la nuit il fait noir? (et neuf autres questions essentielles de Zoé), Le Petit Musc, 2001.