Un chercheur états-unien et son étudiant pensent qu’il faut revoir la taille de l’horizon cosmologique ainsi que celle de l’univers visible à cause des données de Planck. Qu’ils aient raison ou non, c’est l’occasion de se pencher sur ces notions et pourquoi le rayon de l’univers observable vaut plus du double de 13,8 milliards d’années-lumière.
(...) On trouve encore plusieurs erreurs assez répandues dans l’esprit du Grand Public au sujet de la cosmologie. Le Big Bang par exemple n’est pas une explosion à strictement parler du point de vue de la physique. Surtout, pour autant que nous le sachions, il ne s’est pas produit dans un espace et un temps déjà existant mais coïncide, si l’on peut dire, avec la naissance de l’espace et du temps. On peut, et les cosmologistes modernes ne s’en sont pas privés, considérer tout de même des modèles d’avant Big Bang où ce que nous appelons notre univers observable n’était effectivement qu’une partie d’une région particulièrement dense dans un espace-temps peut-être éternel et infini qui serait entrée, pour une raison inconnue, en expansion.
Mais que veut-on dire exactement là aussi par univers observable ? Les dernières observations et mesures en cosmologie, notamment celles de la mission Planck, nous indiquent que l’univers serait âgé d’environ 13,8 milliards d’années. Comme on le sait, il existe une vitesse limite pour la propagation d’un signal dans le cosmos dont la valeur est celle de la vitesse de la lumière. On pourrait naïvement en conclure que le rayon de notre univers est aujourd’hui de 13,8 milliards d’années-lumière. Comme les cosmologistes le savent bien depuis des décennies, c’est totalement faux !
Rien ne fixe en effet la vitesse d’expansion de l’espace en relativité générale, la théorie de la gravitation d’Einstein. Pour prendre une analogie, si l’espace est un tissu élastique sur lequel se déplacent des insectes, ce serait un tissu exotique qui peut s’étirer ou se contracter à des vitesses arbitraires, mais où le son et les insectes ne peuvent pas se déplacer plus vite qu’une certaine vitesse limite.
Dans le cas de notre univers, il en découle par exemple que les régions d’où sont parties les photons du rayonnement fossile 380.000 ans environ après l’hypothétique temps zéro, et qui forment une surface dont l’observateur est le centre quelle que soit la taille réelle de l’univers, se trouvent en fait aujourd’hui à une distance d’un peu plus de 45 milliards d’années-lumière du fait de l’expansion de l’univers observable. (...)