L’Univers peut dépasser la vitesse de la lumière sans enfreindre les règles d’Einstein
L’expansion de l’univers rend la me des distances plus complexe, car l’espace ne reste pas fixe pendant que la lumière voyage. Les galaxies continuent d’émettre de la lumière, mais celle-ci peut mettre des milliards d’années à traverser le cosmos avant d’atteindre nos télescopes. Au cours de ce trajet, l’univers continue de s’étendre, augmentant la séparation moyenne entre les galaxies.
Lorsque les astronomes observent la lumière d’une galaxie lointaine, l’image ne montre pas où se trouve cette galaxie aujourd’hui, mais plutôt son apparence au moment où la lumière a commencé son voyage. Pour estimer sa distance actuelle, ils doivent utiliser un modèle cosmologique qui tient compte de l’expansion de l’univers au fil du temps. Le modèle principal utilisé actuellement est le modèle LCDM, qui inclut la matière noire et l’énergie noire.
L’Extrême limite de l’Univers Observable
L’univers a environ 13,77 milliards d’années, mais les régions les plus distantes que nous pouvons observer se trouvent aujourd’hui à environ 45 milliards d’années-lumière. Cette distance est connue sous le nom d’horizon des particules ou horizon cosmologique, et elle définit la limite extérieure de notre bulle observable.
À première vue, ces chiffres semblent contradictoires. Comment l’univers observable peut-il s’étendre sur 45 milliards d’années-lumière alors qu’il n’a que 13,77 milliards d’années ? La réponse réside dans le fait que l’univers peut s’étendre plus rapidement que la lumière.
Pourquoi l’expansion plus rapide que la lumière est permise
Cette expansion ne viole pas les lois de la physique. La vitesse de la lumière limite la vitesse à laquelle les objets peuvent se déplacer dans un espace local. Cependant, l’expansion cosmique est différente. Les galaxies éloignées ne se déplacent pas nécessairement dans l’espace comme un vaisseau spatial. Au lieu de cela, l’espace entre nous et ces galaxies se dilate. La relativité restreinte ne limite pas la vitesse à laquelle de grandes distances peuvent augmenter à travers l’univers.
Les astronomes peuvent estimer la vitesse à laquelle une galaxie s’éloigne en mesurant son décalage vers le rouge. À me qu’une galaxie s’éloigne, sa lumière est étirée vers des longueurs d’onde plus rouges. Edwin Hubble a utilisé cet effet pour démontrer que l’univers est en expansion.
Pourquoi nous pouvons encore observer des galaxies en mouvement rapide
Nous pouvons observer des galaxies au-delà de la distance de Hubble car la lumière qui nous parvient aujourd’hui a été émise il y a longtemps, lorsque ces galaxies étaient beaucoup plus proches. Cependant, il existe une limite ultime, appelée horizon des événements cosmologiques, actuellement à environ 17 milliards d’années-lumière. Toute lumière émise en ce moment depuis au-delà de cette limite ne nous atteindra jamais.
Énergie noire et l’univers en disparition
L’expansion accélérée provoquée par l’énergie noire rend cette séparation encore plus extrême. L’horizon des événements cosmologiques continuera d’augmenter dans le futur, atteignant une distance maximale d’environ 60 milliards d’années-lumière. Dans environ 100 milliards d’années, chaque galaxie au-delà du Groupe local disparaîtra de notre vue.
Ces découvertes soulignent la complexité de notre compréhension de l’univers en expansion et les défis associés à la me des distances cosmiques.
Source : Observations astronomiques et modèles cosmologiques.
