Quelle est la taille de l’univers?

En tant que formes de vie transitoires, nous ne sommes simplement pas équipés pour appréhender les étendues inimaginables de l’espace qui nous entourent. C’est en grande partie à cause des limites de perception qui sont inhérentes à nos systèmes biologiques. Ce que nos sens perçoivent et enregistrent n’est rien d’autre qu’un simple fragment de toutes les vastes étendues de l’univers. Cependant, à mesure que le temps s’écoulait, nos capacités d’instruments scientifiques, capables de dépasser nos sens, continuaient à s’accroître énormément, tout en faisant tomber les vanités humaines prétentieuses de leurs piédestaux. 

Notre système cosmique local, le système solaire, est situé autour d’une étoile insignifiante parmi cent milliards d’autres, au coin d’une galaxie insignifiante parmi cent milliards d’autres. Afin de nous faire une idée de cette énormité, nous pourrions adapter tout notre système solaire à un point que nos esprits pourraient éventuellement comprendre, tout en prenant comme point de référence notre Soleil.

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Un tel modèle à l’échelle existe, en effet, au National Mall à Washington DC, le long d’un sentier d’environ 600 mètres, correspondant à une échelle de 1:10 000 000 000 (c.-à-.d que notre système est dix milliards de fois plus petit qu’en réalité). À cette échelle, le Soleil aurait la taille d’un pamplemousse (environ 15 cm de diamètre) et la Terre, la taille d’une tête d’épingle située à 15 mètres de distance. La lune serait un simple point de 0,03 cm de diamètre et graviterait autour de la Terre à une distance de 4 cm. Mars serait situé à 7 mètres. Et Neptune, le membre le plus éloigné du système solaire serait à 435 mètres. À notre échelle alors, 4 cm serait la plus lointaine distance qu’un être humain ait jamais parcourue.

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Le système solaire en perspective. Cette échelle représente les distances relatives en unités astronomiques (UA). Une unité astronomique est définie comme la distance de la Terre au Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. Photo: NASA

Mais jusqu’où notre système d’étoiles le plus proche, Alpha Centauri, serait-il positionné sur cette échelle? Étonnamment, il faudrait parcourir une distance de 4 000 kilomètres (la distance entière à travers les États-Unis) pour l’atteindre. Malheureusement pourtant, avec la technologie actuelle des engins spatiaux, le voyage actuel prendrait environ 100 000 années.

Même la lumière elle-même met des années à franchir ces vastes distances entre les étoiles. Lorsque nous disons qu’un objet particulier se trouve à une certaine quantité d’années lumière, nous entendons par là que la lumière passe autant d’années que cela pour nous parvenir. Une année-lumière équivaut à une distance d’environ 10 000 milliards de kilomètres. Si notre système d’étoiles le plus proche, Alpha Centauri, est situé à 4,4 années-lumière, cela signifie que nous ne pouvons le voir que tel qu’il était il y a 4,4 ans, car la lumière aurait mis autant de temps que cela pour nous parvenir.

Notre propre galaxie, la Voie lactée, bien que de taille moyenne, s’étend sur 100 000 années-lumière. Il appartient à un groupe de trente autres galaxies, appelé le groupe local, qui comprend également la galaxie d’Andromède (M31). À une distance de 25 540 000 000 000 000 000 de kilomètres, il s’agit de la galaxie la plus proche de nous et nous la voyons en effet telle qu’elle était il ya 2,5 millions d’années. Des centaines de milliards d’autres galaxies peuplent l’univers et s’étendent jusqu’à notre horizon cosmique. Cet horizon est défini par 13,7 milliards d’années, lorsque le Big Bang a eu lieu. Nous ne pouvons pas voir au-delà, même avec les télescopes les plus puissants, car la lumière âgée de plus de 13,7 milliards d’années n’a pas encore eu le temps de nous atteindre. La lumière apparue il y a à peine 13,7 milliards d’années est une lumière qui vient de se former après le Big Bang avant que les galaxies n’existent, et la lumière d’il y a 13,2 milliards d’années est une lumière qui nous parvient des toutes premières galaxies qui aient jamais existé.

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Le télescope spatial Hubble nous a permis de voir 13,2 milliards d’années dans le passé. Photo: ESA/Hubble

Y a-t-il des galaxies au-delà de notre horizon cosmique? En fait, il est plausible que la plupart des galaxies se situent bien au-delà de notre propre horizon cosmique. En effet, dans le premier milliardième de milliardième de milliardième de seconde après le Big Bang, l’univers a commencé à se développer plus rapidement que la vitesse de la lumière et a continué jusqu’à ce jour (Notez qu’en expansion, la matière ne bouge pas mais, au contraire, l’espace entre les galaxies se déplace plus vite que la vitesse de la lumière. Cela ne viole donc pas les lois d’Einstein). Cela suggère que les galaxies lointaines au-delà de notre horizon sont si éloignées que leur lumière ne nous est même pas parvenue et qu’en fait, ils continuent de s’éloigner de nous plus vite que la vitesse de la lumière. Ainsi, notre propre univers observable n’est qu’une fraction inconcevable d’un univers infini.

Aussi vaste que soit la notion de centaines de milliards de galaxies contenant des centaines de milliards d’étoiles, tout cela et toute la matière ordinaire que nous pouvons observer à travers nos télescopes ne représentent que 4% de l’univers actuel. Des études suggèrent que la plus grande partie de la masse dans l’univers est invisible et composée d’une matière sombre mystérieuse. Même si cela reste invisible, nous pouvons détecter ses effets sur la gravité grâce à des techniques de lentilles gravitationnelles. On pense que cette énorme quantité de masse invisible permet de maintenir les amas galactiques ensemble et constitue 22% de tout le contenu « Énergie-Matière » de l’univers. On pense que les 74% restants de l’univers sont constitués d’une énergie noire tout aussi mystérieuse qui neutralise l’attraction gravitationnelle de la matière noire, provoquant l’expansion accélérée des corps cosmiques.

Les humains ont parcouru la Terre dans les plus infimes fractions des moments les plus brefs et les plus fugaces de l’univers. En effet, si nous avions tenu en un an les 14 milliards d’années de l’histoire de l’univers, les humains auraient évolué au cours de la dernière heure du réveillon du Nouvel An et toute l’histoire enregistrée se serait déroulée au cours des dernières secondes.

Aussi insignifiant que nous soyons, le simple fait que nous puissions, en tant qu’humains, contempler l’immensité de l’espace seul est un grand triomphe. Nous sommes en effet remarquablement chanceux de vivre à de tels moments, encore que ceux-ci soit de courte durée, où des messagers cosmiques de l’autre côté de l’univers peuvent nous atteindre et nous raconter toute l’histoire de notre univers. Dans 150 milliards d’années, toute la lumière de toutes les autres galaxies se sera éteinte au-delà de notre horizon cosmique et toute trace de ces messagers cosmiques aurait disparu depuis longtemps. Les civilisations futures n’entendront jamais parler de ce monde passé.

 

 

 

 

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