Un univers en expansion rend la mesure des distances plus compliquée car l'espace ne reste pas fixe pendant que la lumière le traverse. Les galaxies continuent d'émettre de la lumière, mais cette lumière peut mettre des milliards d'années à traverser le cosmos avant de nous parvenir. Pendant ce voyage, l'univers continue de s'étendre, augmentant la séparation moyenne entre les galaxies (oui, on sait que les galaxies peuvent entrer en collision, mais en moyenne, à grande échelle, elles s'éloignent les unes des autres).

Cela signifie que lorsqu'un télescope capture la lumière d'une galaxie lointaine, l'image ne révèle pas où se trouve cette galaxie aujourd'hui. Elle montre la galaxie telle qu'elle était lorsque la lumière a commencé son voyage. Pour estimer sa distance actuelle, les astronomes doivent utiliser un modèle cosmologique qui tient compte de la façon dont l'univers s'est étendu au fil du temps.

Le modèle principal utilisé aujourd'hui s'appelle LCDM. Il inclut la matière noire (épisode différent) et l'énergie noire (épisode différent). Les forces et limites du LCDM méritent d'être discutées séparément (épisode différent), mais les modèles alternatifs ne changent pas significativement le tableau général décrit ici.

L'univers a environ 13,77 milliards d'années, mais les régions les plus lointaines que nous pouvons observer se trouvent maintenant à environ 45 milliards d'années-lumière. L'espace s'est étendu pendant tout le temps que leur lumière voyageait vers nous.

Cette frontière est connue sous le nom d'horizon des particules, horizon cosmologique ou horizon comobile, selon votre degré de style sur le moment. Elle définit la limite extérieure de notre bulle observable et marque la plus grande distance que nous puissions voir aujourd'hui.

Au premier abord, les chiffres semblent contradictoires. Comment l'univers observable peut-il s'étendre sur 45 milliards d'années-lumière alors que l'univers n'a que 13,77 milliards d'années ? La réponse est que l'univers peut s'étendre plus vite que la lumière.

Pourquoi l'expansion plus rapide que la lumière est autorisée

Cela ne viole pas les lois de la physique. La vitesse de la lumière limite la vitesse à laquelle les objets peuvent se déplacer dans l'espace dans une région locale. Un observateur ne verra jamais une fusée passer plus vite que la lumière.

L'expansion cosmique est différente. Les galaxies lointaines ne filent pas nécessairement dans l'espace au sens habituel. Au lieu de cela, l'espace entre nous et ces galaxies grandit. La relativité restreinte n'impose pas la même restriction sur la rapidité avec laquelle les 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. Lorsqu'une galaxie s'éloigne, sa lumière est étirée vers des longueurs d'onde plus rouges dans le spectre électromagnétique. Edwin Hubble a utilisé cet effet pour découvrir des preuves que l'univers est en expansion.

Dans un univers en expansion, les galaxies plus lointaines s'éloignent généralement plus rapidement car une plus grande quantité d'espace se trouve entre elles et nous. Plus d'espace signifie plus de distance qui peut s'étendre.

Le point à partir duquel les galaxies commencent à s'éloigner plus vite que la lumière s'appelle la distance de Hubble. Elle se situe à environ 13,77 milliards d'années-lumière.

Pourquoi nous pouvons encore voir des galaxies se déplaçant plus vite

Nous pouvons observer des galaxies au-delà de la distance de Hubble parce que la lumière qui nous parvient aujourd'hui a été émise il y a longtemps, lorsque ces galaxies étaient beaucoup plus proches. Nous pourrions également recevoir un jour la lumière de certaines galaxies situées encore plus loin, à condition que la lumière ait commencé à voyager vers nous lorsque les galaxies étaient plus proches.

Cependant, il existe une limite ultime appelée horizon cosmologique des événements (qui est légèrement différent de l'horizon des événements d'un trou noir). Il se trouve actuellement à environ 17 milliards d'années-lumière.

Toute lumière émise MAINTENANT au-delà de cette frontière ne nous parviendra JAMAIS, quoi qu'il arrive. L'expansion de l'espace l'empêchera de traverser la distance croissante.

L'expansion accélérée due à l'énergie noire rend cette séparation encore plus extrême. L'horizon cosmologique des événements continuera de s'étendre à l'avenir, mais finira par approcher une distance maximale d'environ 60 milliards d'années-lumière.

Même alors, les observateurs ne pourront pas voir tout ce qui se trouve dans cette distance. La lumière des plus