L’univers observable designe la portion de l’univers dont la lumiere a eu le temps de nous parvenir depuis le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’annees. C’est la region accessible a nos observations, delimitee par notre horizon cosmique. Au-dela, la lumiere n’a pas encore eu le temps de nous atteindre — ou ne l’atteindra jamais, en raison de l’expansion acceleree de l’univers.
Pourquoi 46 milliards et non 13,8 milliards ?
On pourrait penser que l’univers observable s’etend sur 13,8 milliards d’annees-lumiere — la distance que la lumiere a parcourue depuis le Big Bang. En realite, son rayon est d’environ 46 milliards d’annees-lumiere. La difference s’explique par l’expansion de l’espace : les regions d’ou provenaient les photons les plus anciens que nous recevons aujourd’hui se sont considerablement eloignees depuis l’emission de ces photons, en raison de l’expansion.
L’horizon cosmique
L’horizon de l’univers observable n’est pas une barriere physique mais une limite de notre capacite d’observation. Au-dela, les objets existent probablement — l’univers total est vraisemblablement bien plus grand, peut-etre infini — mais leur lumiere n’a pas encore eu le temps de nous parvenir. De plus, en raison de l’expansion acceleree, certaines regions s’eloignent desormais de nous plus vite que la lumiere et ne pourront jamais nous envoyer de signal.
Ce que l’univers observable contient
L’univers observable contient au moins 2000 milliards de galaxies, selon les estimations les plus recentes. Chacune contient en moyenne des centaines de milliards d’etoiles. L’echelle est pratiquement impossible a concevoir : si l’univers observable etait reduit a la taille de la Terre, notre galaxie serait plus petite qu’une molecule.
Importance en astronomie
L’univers observable definit 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 a repousser les limites de ce que nous pouvons observer, en detectant des galaxies de plus en plus lointaines et de plus en plus proches du Big Bang.
Exemple concret
La galaxie GN-z11, observee par Hubble, est l’une des plus lointaines jamais detectees avec un redshift de z=11. Sa lumiere a ete emise seulement 400 millions d’annees apres le Big Bang. La lumiere que nous recevons aujourd’hui d’elle a voyage pendant 13,4 milliards d’annees, et la galaxie elle-meme se trouve aujourd’hui a environ 32 milliards d’annees-lumiere de nous.
Questions frequentes
L’univers total est-il plus grand que l’univers observable ?
Presque certainement. L’inflation cosmique suggere que l’univers total pourrait etre des ordres de grandeur plus grand que la portion observable. Certains modeles predisent un univers infini. Mais par definition, nous ne pouvons pas observer ce qui se trouve au-dela de notre horizon.
L’univers observable est-il le meme pour tous les observateurs ?
Non. Un observateur situe dans une galaxie a 10 milliards d’annees-lumiere de nous aurait un univers observable centre sur lui, avec une region de chevauchement avec le notre mais aussi des regions 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 lumiere, nous pouvons voir de plus en plus loin avec le temps. Mais en raison de l’expansion acceleree, certaines regions qui etaient dans notre univers observable s’en echappent progressivement. A tres long terme, notre univers observable effectif va se reduire.