L’expansion de l’univers est le phenomene par lequel l’espace lui-meme s’etend, eloignant progressivement les galaxies les unes des autres. Ce n’est pas un mouvement des galaxies dans l’espace, mais une expansion de l’espace lui-meme — comme des points dessines sur un ballon qui s’eloignent les uns des autres quand on gonfle le ballon, sans que aucun ne soit au centre.
La decouverte de Hubble
En 1929, Edwin Hubble publie une observation fondamentale : toutes les galaxies s’eloignent de nous, et leur vitesse de recession est proportionnelle a leur distance. C’est la loi de Hubble. Cette decouverte, confirmee par des mesures de redshift, implique que l’univers etait plus petit dans le passe — et qu’il a du partir d’un etat initial tres dense et tres chaud. Elle constitue la principale preuve observationnelle du modele du Big Bang.
L’expansion acceleree
En 1998, deux equipes independantes etudiant des supernovas lointaines decouvrent que l’expansion ne ralentit pas sous l’effet de la gravite — elle accelere. Cette decouverte, recompensee par le prix Nobel de physique en 2011, a conduit a introduire le concept d’energie noire pour expliquer cette acceleration mysterieuse. Aujourd’hui, l’univers s’expand de plus en plus vite, eloignant irreversiblement les galaxies lointaines au-dela de notre horizon observable.
Importance en astronomie
L’expansion de l’univers est au coeur de toute la cosmologie moderne. Elle determine la relation entre distance et redshift des galaxies, permet de mesurer l’age de l’univers, et conditionne son destin futur. La mesure precise du taux d’expansion — la constante de Hubble — est l’un des enjeux majeurs de l’astronomie contemporaine, notamment a cause de la tension entre les differentes methodes de mesure.
Exemple concret
La galaxie NGC 7619, a environ 200 millions d’annees-lumiere, s’eloigne de nous a environ 3800 kilometres par seconde en raison de l’expansion de l’univers. Les galaxies encore plus lointaines s’eloignent encore plus vite — certaines, au-dela de notre horizon cosmique, se separent de nous a des vitesses superieures a celle de la lumiere, non parce qu’elles se deplacent dans l’espace, mais parce que l’espace lui-meme s’etend.
Questions frequentes
Si l’univers s’expand, les galaxies vont-elles finir par disparaitre ?
Oui, sur des echelles de temps enormes. Les galaxies tres lointaines s’eloignent deja de nous a des vitesses superieures a celle de la lumiere. Dans des milliards d’annees, sous l’effet de l’acceleration, de plus en plus de galaxies franchiront notre horizon cosmique et disparaitront definitivement de notre univers observable.
L’expansion de l’univers s’applique-t-elle aussi aux objets locaux ?
Non. A l’echelle locale — systemes planetaires, etoiles, galaxies individuelles — la gravite domine et maintient les objets lies ensemble. L’expansion cosmique ne s’applique qu’aux grandes echelles, la ou la gravite ne lie plus les structures. La Voie Lactee et Andromede, par exemple, se rapprochent malgre l’expansion generale.
L’expansion de l’univers cree-t-elle de la matiere ?
Non, dans le modele standard. L’espace s’etend mais la quantite de matiere reste constante. La densite de matiere diminue donc avec le temps. Dans les theories de l’etat stationnaire (aujourd’hui abandonnées), la creation continue de matiere etait postulée pour maintenir une densite constante malgré l’expansion.