L'univers est toujours aussi fascinant.
L'année dernière, grâce à HUBBLE, une équipe d'astronome a détecté la galaxie la plus éloignée jamais connue, GN-z11.
Voir aussi cette vidéo de la NASA.
L'éloignement des étoiles se calcule de différentes façons : parallaxe pour les objets proches ou méthode photométrique (ici et là).
D'après les estimations (méthode photométrique) la lumière de cette galaxie a mis 13,4 milliards d'années lumière (al) à nous parvenir.
La mission Planck a même repoussé cette limite à 13,8 milliards d'al.
Espace et temps étant liés par la vitesse de la lumière, cette valeur signifie-t-elle que la cette galaxie est encore située au moment ou ces lignes sont écrites à [13,4x109.365x24x3600.3x105] km, ce qui doit faire pas loin de 12,5.1022 km ?!!
Non, car les astronomes ont montré que étoiles et galaxies s'éloignent de nous et les unes des autres (décalage des longueur d'ondes vers le rouge, voir méthode liée à l'analyse spectrale). C'est l'expansion de l'univers avec son 'red shift', étirement des longueurs d'onde.
Il faut imaginer (c'est une image) un ballon de baudruche qui se gonfle : tous les points s'éloignent les uns des autres ...
Gonflement de l'espace lui même.
Compte-tenu de cette expansion, la distance qui nous séparait de cette galaxie au moment où cette lumière a été émise (position t1, schéma ci-dessous) est estimée à # 2,66 milliards d'al
Pour la même raison, aujourd'hui (position t2) cette galaxie se situerait à 32,18 milliards d'al de nous !!
Distances incommensurables pour nous (minuscules) êtres humains.
Donc la distance (d) qui nous sépare de GN-z11 s'est accrue de 29,52 milliards d'al (nous parlons bien ici de distance).
Or il s'est (il se serait) écoulé 13,4 milliards d'années (nous parlons bien ici d'un temps t).
Si je calcule la vitesse V=d/t, je trouve la valeur de V# 664 000 km/s, soit plus 200% de la vitesse de la lumière !!!
Pourquoi cette aberration ?
N’y a-t-il pas une petite incohérence entre le 13,4 milliards d’al (durée) et ces valeurs (distances) ?
En fait les cosmologistes n’en n’ont pas la moindre idée !
Ce qui peut sembler étonnant dans la mesure où la relativité générale permet en principe de décrire l’évolution de l’univers entier depuis sa naissance.
Une chose est certaine, si l’univers est fini, sa taille est gigantesque, puisque aucune observation ne permet d’accréditer l’existence d’une frontière ou d’une périodicité.
Si l’une ou l’autre existe, elles renvoient donc à des distances bien au-delà de l’univers observable.
Observable ? D’après les dernières mesures réalisées par le satellite Planck, l’univers serait âgé de 13,8 milliards d’années.
A chaque fois que les moyens d'observation s'affinent, l'homme repousse cette limite.
La lumière ayant effectivement voyagée 13,8 milliards d’années avant de parvenir jusqu’à nous provient fatalement des régions les plus lointaines que nous puissions observer depuis la Terre.
A quelle distance se situent-elles ? 13,8 milliards d’années-lumière ? ce serait oublier que du fait de l’expansion, le lieu d’origine de ces photons s’est éloigné de nous (notre ballon ci-dessus) en même temps que ces derniers se propageaient dans notre direction.
Ainsi, d’après le modèle cosmologique en vigueur, ces confins se situeraient aujourd’hui à 45 milliards d’années-lumière, faisant de l’univers observable une sphère de 45 milliards d’années-lumière – soit 450 000 milliards de milliards de kilomètres – de rayon autour de nous.
Cette quête dans la compréhension du Cosmos franchira une nouvelle étape avec le lancement du satellite JWST (James Web Space Telescope), reporté maintenant à 2019.
Son objectif : étudier toutes les phases de l'histoire de l'Univers, depuis les premières lueurs qui ont suivi le Big Bang jusuq'à la fomration de notre système solaire ...
Ce satellite, fruit d'une coopération NASA, ESA et CSA, est le remplaçant de Hubble.
La présentation générale de la mission est sur le site de l'ESA.
Et ce site de la NASA en fait une description détaillée ...
Plage de longueurs d'onde : [0,6-28,5] μm, soit donc de l'infra-rouge proche jusqu'au plus lointain (jusqu'à des T# 100K d'après la loi de Wien) et doté d'un miroir de 6,5 m de diamètre.
Le satellite sera mis à poste, au point de Lagrange L2, par le lanceur européen Ariane 5 ECA.
De même j'attends avec impatience le lancement en 2020 du satellite EUCLID qui tentra de répondre à la question : pourquoi l'expansion de notre univers s’accélère-t-elle ?
Projet Européen sous l'égide de l'ESA, le CNES en développe le spectro-photomètre.
Particularité : sera aussi mis en orbite au point de Lagrange L2.
Toutes ces mesures participeront peut-être aussi à la résolution d'autres questions sans réponses satisfaisantes, à valider ou non d'autres hypothèses : pourquoi les les galaxies retiennent par gravité leurs étoiles alors que c'est incompatible avec leurs vitesses de rotation rapides. Pour répondre à ce paradoxe la relativité générale a introduit la notion de matière noire qui remplit aux 4/5 les galaxies ...
Pour l'instant, aucune manifestation concrète de cette matière noire (qui n'émet aucun rayonnement).
Et je ne parle pas de l’énergie sombre qui constituerait environ 68 % de l’Univers et semble être associée au vide de l’espace ...
Je ne suis pas du tout spécialiste de cosmologie mais la curiosité fait que ces deux sujets mériteraient à eux seuls un long développement, du moins une synthèse accessible : j'y reviendrai ... !