Univers observable

L’univers observable désigne la portion de l’univers dont la lumière a eu le temps de nous parvenir depuis le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années. C’est la région accessible à nos observations, délimitée par notre horizon cosmique. Au-delà, la lumière n’a pas encore eu le temps de nous atteindre — ou ne l’atteindra jamais, en raison de l’expansion accélérée de l’univers.

Pourquoi 46 milliards et non 13,8 milliards ?

On pourrait penser que l’univers observable s’étend sur 13,8 milliards d’années-lumière — la distance que la lumière a parcourue depuis le Big Bang. En réalité, son rayon est d’environ 46 milliards d’années-lumière. La différence s’explique par l’expansion de l’espace : les régions d’où provenaient les photons les plus anciens que nous recevons aujourd’hui se sont considérablement éloignées depuis l’émission de ces photons, en raison de l’expansion.

L’horizon cosmique

L’horizon de l’univers observable n’est pas une barrière physique mais une limite de notre capacité d’observation. Au-delà, les objets existent probablement — l’univers total est vraisemblablement bien plus grand, peut-être infini — mais leur lumière n’a pas encore eu le temps de nous parvenir. De plus, en raison de l’expansion accélérée, certaines régions s’éloignent désormais de nous plus vite que la lumière et ne pourront jamais nous envoyer de signal.

Ce que l’univers observable contient

L’univers observable contient au moins 2 000 milliards de galaxies, selon les estimations les plus récentes. Chacune contient en moyenne des centaines de milliards d’étoiles. L’échelle est pratiquement impossible à concevoir : si l’univers observable était réduit à la taille de la Terre, notre galaxie serait plus petite qu’une molécule.

Importance en astronomie

L’univers observable définit les limites de toute investigation scientifique en cosmologie. Tout ce que nous savons de l’univers provient de cet horizon. Les instruments les plus puissants — comme le James Webb — cherchent à repousser les limites de ce que nous pouvons observer, en détectant des galaxies de plus en plus lointaines et de plus en plus proches du Big Bang.

Exemple concret

La galaxie GN-z11, observée par Hubble, est l’une des plus lointaines jamais détectées avec un redshift de z=11. Sa lumière a été émise seulement 400 millions d’années après le Big Bang. La lumière que nous recevons aujourd’hui d’elle a voyagé pendant 13,4 milliards d’années, et la galaxie elle-même se trouve aujourd’hui à environ 32 milliards d’années-lumière de nous.

Questions fréquentes

L’univers total est-il plus grand que l’univers observable ?

Presque certainement. L’inflation cosmique suggère que l’univers total pourrait être des ordres de grandeur plus grand que la portion observable. Certains modèles prédisent un univers infini. Mais par définition, nous ne pouvons pas observer ce qui se trouve au-delà de notre horizon.

L’univers observable est-il le même pour tous les observateurs ?

Non. Un observateur situé dans une galaxie à 10 milliards d’années-lumière de nous aurait un univers observable centré sur lui, avec une région de chevauchement avec le nôtre mais aussi des régions que nous ne pouvons pas voir. Chaque point de l’univers a son propre horizon observable.

L’univers observable grandit-il ?

Oui et non. En termes de temps de voyage de la lumière, nous pouvons voir de plus en plus loin avec le temps. Mais en raison de l’expansion accélérée, certaines régions qui étaient dans notre univers observable s’en échappent progressivement. À très long terme, notre univers observable effectif va se réduire.