Faut-il croire au big bang?
  Le noir de la nuit







Pas besoin d’instruments. Nos simples yeux suffisent pour se rendre compte de cette évidence : le ciel nocturne apparaît profondément sombre. Aux XVIIIe et XIXe siècles, le Suisse Jean-Philippe Loys de Chéseaux puis l’Allemand Heinrich Olbers s’en sont émus. Mais la véritable clef du phénomène réside dans l’expansion et l’âge de l’Univers.

Prémices
C’est l’une des observations les plus anciennes. Les nomades du désert, dans l’antiquité, remarquaient déjà cette sidérante banalité : le ciel, lorsque le Soleil s’est couché, apparaît d’une profonde obscurité. Ses ténèbres engloutissent le firmament. Sauf la blanchâtre écharpe de la Voie lactée, la voûte céleste est sombre. Les centaines d’étoiles qui parsèment la scène n’y font rien. La nuit, il fait noir ! D’où l’expression poétique qui l’a immortalisée dans l’imaginaire collectif : «cette obscure clarté qui tombe des étoiles».

Pourtant, paradoxe : le fait reste un peu délicat à expliquer. Bien sûr, il n’a aucun secret pour les cosmologistes rompus aux passe-passe de l’Univers. Pour le profane, en revanche, le noir de la nuit a des implications insoupçonnées. ElIes tiennent à l’âge et à l’expansion du cosmos… L’obscurité du ciel révèle à la fois la nature intime de l’espace-temps, sa dynamique régie par les lois de la relativité et la fuite des galaxies lointaines.

Le problème est en fait si profond qu’il passe par la physique d’Aristote, puis Johannes Kepler (1571-1630), Edmund Halley (1656-1742), Jean-Philippe Loys de Chéseaux (1718-1751), Heinrich Olbers (1758-1840), John Herschel (1792-1871), Edgar Allan Poe (1809-1849), William Thomson Kelvin (1824-1907) et, plus récemment, Edward Harrison.


Brûlant paradoxe
Le Suisse Jean-Philippe Loys de Chéseaux et l’Allemand Heinrich Olbers ont posé clairement la question. Supposons que nous habitions un univers uniforme rempli d’un nombre infini d’étoiles (ou de galaxies) équitablement réparties dans l’espace. Supposons que ces astres brillent depuis toujours. Loys de Chéseaux et Olbers font alors le raisonnement suivant. Quels ques soient l’observateur et la direction de son regard : si celui-ci est dirigé vers le haut, la ligne de visée viendra, tôt ou tard, à rencontrer un objet céleste brillant. Dès lors, le ciel nocturne devrait nous apparaître également éclatant avec une intensité comparable à celle d’une étoile ou du Soleil. Ce n’est pas le cas. Ce paradoxe, connu sous le nom «d’Olbers – de Chéseaux», a tenu les esprits en haleine pendant des siècles. En 1823, Olbers s’interrogeait : «Pourquoi le ciel nocturne est-il sombre?». Chose étonnante, c’est le poète Edgar Allan Poe qui, dans un mélange de vision littéraire et rigoureuse, a apporté une solution à la contradiction. En 1848, il écrivait dans Eureka – a Prose Poem : «Si le cortège des étoiles était sans fin, la voûte céleste présenterait une luminosité uniforme». Autrement dit, la clef se situe dans ce que l’une des hypothèses est fausse : la lumière ne se propage pas instantanément avec une vitesse infinie ; les étoiles ne brillent pas depuis un temps éternel. Elles ont un âge fini. L’Univers présente un horizon infranchissable au-delà duquel l’œil humain ne saurait s’aventurer. La même année, l’astronome britannique John Herschel a balayé l’idée selon laquelle l’intervention de nuées de poussière absorberait le rayonnement des astres les plus lointains.

Poésie, expansion et âge de l’Univers
Aujourd’hui, les deux parties de la proposition d’Edgard Poe subsistent. L’Univers est né il y a 14 milliards d’années dans le big bang. Les étoiles et les galaxies n’ont pu émettre leur lumière avant. Ceci se traduit par une limite de l’observation à une distance de 14 milliards d’années-lumière : ce que nous voyons n’a pu naître avant l’Univers. Toutefois, un autre ingrédient renforce l’explication du noir de la nuit : le cosmos n’est pas immobile. Il évolue. C’est sa caractéristique moderne. L’espace-temps s’étend de manière obstinée. Or ceci se traduit par un effet de «fatigue», «refroidissement» ou «rougissement» de la lumière des galaxies. L’Univers observable s’avère bel et bien limité. En 1916, la relativité générale d’Einstein est passée par là. Et en 1977, l’Américain Edward Harrison a regroupé les arguments en un point de vue synthétique : l’Univers ne contient tout simplement pas assez d’énergie. Il faudrait des milliards de milliards de fois plus d’étoiles pour que la nuit puisse devenir brillante. Adieu les «remparts dorés» d’Edgar Poe. Ils n’ont probablement existé que dans les premiers instants de l’apocalypse originelle.