pourquoi la nuit est-elle noire ?

Confrontés à cette question, un certain nombre de gens découvrent qu'ils ne se l'étaient jamais posée. Pourtant, des penseurs grecs aux astrophysiciens contemporains, "l'énigme de l'obscurité" ou "paradoxe de Chéseaux-Olbers" a été adressée à de maintes reprises.

Toutes ces étoiles, et pourtant la nuit est noire !
Un premier raisonnement consiste à dire qu'au vu du nombre d'étoiles qui peuplent le ciel, il est a priori surprenant que leur lumière accumulée ne remplisse pas la totalité du ciel.

Immédiatement après avoir dit cela, il faut prendre le compte le caractère fini de la vitesse de la lumière : peut-être - et ce fut la possibilité évoquée (en 1848) par... Edgar Allan Poe - la lumière émise par les étoiles les plus lointaines n'a pas encore eu le temps de nous parvenir.

L'horizon de l'Univers
"Pas encore eu le temps" : attardons-nous sur ces mots, qui renvoient bien sûr à l'idée que l'Univers n'est pas éternel. L'âge fini de l'Univers est donc un paramètre important, impliquant l'existence d'un horizon situé à une distance égale à la distance parcourue par la lumière depuis l'origine.

Mais, dans le cadre de la théorie cosmologique, notre Univers est en expansion, issue d'une singularité originelle.
Or l'expansion induit des vitesses de récession des galaxies parfois supérieures à celle de la lumière (ce ne sont pas les galaxies qui se déplacent à ces vitesses physiquement interdites, mais bien la structure même de l'espace-temps relativiste).

La lumière stellaire (produite par des étoiles à - comparativement - faible durée de vie devant l'âge de l'Univers) est alors insuffisante pour "remplir" le ciel de lumière, principalement pour la raison que nous venons d'évoquer.
Mais on doit aussi ajouter l'énergie dite "cosmologique" du Big Bang.

Rayonnement uniforme, oui, mais non visible
Et il se trouve que cette dernière est effectivement uniforme dans l'Univers, lequel baigne donc tout entier dans ce rayonnement du fond des âges.
Mais celui-ci est infrarouge, et non visible, car il a subi un décalage de longueur d'onde du fait même de l'expansion.

Ce sont donc ainsi l'âge fini de l'Univers mais également son expansion qui expliquent, en définitive, l'insuffisance énergétique dans le domaine du visible qui rend le ciel sombre et non uniformément lumineux.