JWST a publié la vue la plus profonde et la plus haute résolution de l’univers infrarouge plus tôt cette semaine, avec des gens émerveillés par les galaxies lointaines, lentilles gravitationnelles par l’amas de galaxies SMACS 0723. La lumière de l’une de ces galaxies provient d’il y a 13,1 milliards d’années. Cependant, les gens ont été surpris de savoir que la galaxie n’est pas à 13,1 milliards d’années-lumière. C’est en fait beaucoup plus loin – 30 milliards d’années-lumière. Alors qu’est-ce que ça donne ?
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Regarder plus profondément dans l’univers signifie regarder en arrière dans le temps. Cela est dû à la finitude de la vitesse de la lumière. Prenez, par exemple, Bételgeuse. La géante rouge est l’épaule droite de la constellation d’Orion, située à environ 550 années-lumière (avec un peu d’incertitude). Cela signifie que la lumière que nous voyons maintenant (ou la grande atténuation d’il y a deux ans) s’est réellement produite il y a un demi-millénaire.
En règle générale, pour les distances galactiques, vous pouvez transformer le temps mis par la lumière pour arriver ici en années-lumière. Cela fonctionne également pour les distances intergalactiques dans l’univers très local. Ainsi, la lumière de la galaxie d’Andromède a voyagé pendant 2,5 millions d’années, et la grande galaxie spirale est en effet à 2,5 millions d’années-lumière.
Une fois que les choses commencent à être à quelques milliards d’années-lumière, l’équivalence ne fonctionne plus. Prenons SMACS 0723, le cluster au centre de l’image JWST. Sa lumière provient de il y a 4,6 milliards d’années – mais sa distance réelle par rapport à nous aujourd’hui, c’est presque un milliard d’années-lumière de plus. Cela est dû à l’expansion de l’Univers.
Alors que la lumière voyage, l’univers s’étend lentement mais sûrement. En ce qui concerne les grandes distances intergalactiques, l’univers est en expansion depuis longtemps – et cela s’additionne. Lorsque nous arrivons à des objets dont la lumière provient d’un temps très proche du début de l’univers, nous obtenons ces distances énormes.
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Cela nous amène à une autre question importante : quelle est la taille de l’univers visible ? Les objets les plus éloignés que nous pouvons voir dans n’importe quelle direction se trouvent à environ 46,5 milliards d’années-lumière, ce qui rend l’univers entier 93 milliards d’années-lumière.
Eh bien, plus ou moins, parce que ces mesures dépendent des propriétés cosmologiques de l’univers – et actuellement, nous sommes un peu dans le pétrin à ce sujet. Différentes méthodes pour mesurer le taux d’expansion de l’univers donnent des nombres différents, qui affectent ensuite toutes les autres mesures.
Mais c’est de la science, après tout : le processus constant d’amélioration de nos méthodes, de nos modèles et de nos mesures.
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