Univers observable

L’univers observable désigne la région dont des signaux ont pu nous parvenir depuis le début de l’expansion cosmique. Sa limite est appelée horizon des particules. Elle ne se confond pas avec l’horizon des événements, qui concerne les signaux pouvant nous atteindre dans le futur. L’âge cosmique d’environ 13,8 milliards d’années et ces horizons sont décrits dans le cadre d’un modèle cosmologique.

Pourquoi 46 milliards et non 13,8 milliards ?

Son rayon actuel est d’environ 46 milliards d’années-lumière dans le modèle cosmologique standard. Il dépasse la valeur obtenue en multipliant l’âge de l’univers par la vitesse de la lumière, car l’espace s’est dilaté pendant le trajet des photons. Cette distance actuelle n’est donc pas leur simple temps de voyage exprimé en années-lumière.

L’horizon cosmique

Cet horizon n’est pas une paroi. La taille totale de l’univers, au-delà de la partie observable, n’est pas mesurée : elle pourrait être beaucoup plus grande, voire infinie. Une vitesse de récession supérieure à celle de la lumière ne suffit pas à rendre une galaxie inobservable ; la réception de ses photons dépend de toute l’histoire de l’expansion.

Ce que l’univers observable contient

En 2016, une étude fondée notamment sur les observations de Hubble a estimé que l’univers observable pouvait contenir environ 2 000 milliards de galaxies, en extrapolant la population trop faible pour être détectée. C’est une estimation dépendante des hypothèses, pas un recensement complet ni un nombre d’étoiles uniforme par galaxie.

Importance en astronomie

L’univers observable borne l’accès direct aux signaux du cosmos. Des instruments comme James Webb détectent des galaxies plus faibles et plus anciennes que ne le permettaient les observations précédentes. Ils améliorent notre exploration de cette région sans déplacer, par leur seule puissance, l’horizon physique imposé par l’histoire cosmique.

Exemple concret

GN-z11, d’abord repérée avec Hubble puis étudiée avec Webb, fournit un exemple de ce regard vers le passé. Les résultats présentés par la NASA en mars 2024 la montrent alors que l’univers n’avait qu’environ 430 millions d’années. Ce jalon d’observation ne signifie pas qu’elle détient un record permanent de distance.

Questions fréquentes

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

Il peut être bien plus vaste que la région observable, et certains modèles autorisent un espace infini. Les observations ne déterminent cependant pas directement son étendue totale. Une hypothèse issue d’un modèle ne constitue pas une mesure des régions dont aucun signal ne nous est parvenu.

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 ?

Dans le modèle standard, l’horizon des particules et l’horizon des événements évoluent différemment. L’expansion accélérée peut empêcher la réception de signaux émis aujourd’hui par certaines galaxies, alors que leur lumière plus ancienne reste visible, de plus en plus affaiblie et décalée vers le rouge. Cela ne signifie pas que le rayon de l’univers observable se réduit simplement.