L’infime portion de ciel accessible aux télescopes (ici le Hubble ultra deep field) ne dit rien de la taille globale du cosmos (HST/NASA/ESA)
A cette question, la réponse est on ne peut plus simple : les cosmologistes n’en ont pas la moindre idée ! Ce qui peut sembler étonnant dans la mesure où la théorie de la relativité générale permet de décrire l’évolution de l’Univers entier depuis sa naissance. Sauf que la théorie est peu diserte en ce qui concerne les propriétés géométriques du cosmos. Même nourrie des observations les plus précises, elle n’est finalement capable de se prononcer que sur une chose : la courbure de l’Univers, qui serait nulle. Ce qui veut simplement dire que si l’on prend trois points de l’espace-temps, on obtient un objet plat – un triangle, et non une pyramide.
Cette donnée ne suffit pas à déterminer la taille de l’Univers, qui, selon les lois de la topologie (l’étude des déformations spatiales), pourrait aussi bien être finie qu’infinie. Sachant que d’après la théorie de l’inflation, qui complète depuis trente ans le modèle du big bang, le cosmos aurait connu une période d’expansion brutale dans ses premiers instants et pourrait être devenu aujourd’hui infiniment grand.
Au sein de ce cosmos aux frontières si floues, il existe une “bulle” dont la taille est toutefois connue : l’Univers observable. Soit sa partie visible, qui englobe tous les points de l’espace suffisamment proches de nous pour avoir eu le temps de nous faire parvenir leur lumière.
LES CONFINS DU COSMOS NE CESSENT DE S’ELOIGNER
Pour mesurer sa taille, faisons un rapide calcul. Aucune particule de lumière n’a pu voyager plus longtemps que l’âge de l’Univers (estimé à 13,8 milliards d’années), et celles qui ont voyagé tout ce temps avant de nous parvenir proviennent fatalement des régions les plus lointaines que nous puissions voir depuis la Terre. La taille de cet Univers observable est donc de 13,8 milliards d’années-lumière, serait-on tenté de répondre… Pas si simple. Car à cause du phénomène d’expansion de l’Univers, le lieu d’origine de ces particules de lumière s’est éloigné de nous en même temps que ces dernières se propageaient dans notre direction. D’après le modèle cosmologique en vigueur, ses confins se situeraient en fait aujourd’hui à 45 milliards d’années-lumière, faisant de l’Univers observable une sphère centrée sur la Terre de 45 milliards d’années-lumière de rayon – soit 450 000 milliards de milliards de kilomètres.
Mais la taille de cette partie visible, pas plus que les observations au sein de cette gigantesque sphère cosmique, ne renseigne sur les proportions de l’ensemble ni sur l’existence d’une éventuelle frontière… La taille de l’Univers pris dans son intégralité va donc bien au-delà. Aussi floue soit-elle, c’est la réponse la plus précise qu’il est aujourd’hui possible d’apporter à cette vieille interrogation.
M. G.
