Pourquoi l'univers est-il en expansion ? Quand l’énergie noire a-t-elle été découverte ?

Astronomie

Traduction

Si l’Univers est en expansion, nous pouvons comprendre pourquoi les galaxies lointaines s’éloignent de nous. Mais pourquoi les étoiles, les planètes et les atomes ne se développent-ils pas ?

L’une des plus grandes surprises scientifiques du XXe siècle a été la découverte de l’expansion de l’Univers. Les galaxies lointaines s’éloignent de nous et les unes des autres plus rapidement que les galaxies plus proches, comme si le tissu même de l’espace s’étirait. Aux plus grandes échelles, la densité de matière et d’énergie dans l’Univers diminue depuis des milliards d’années et continue de baisser. Et si nous regardons assez loin, nous verrons des galaxies s’envoler si vite que rien de ce que nous pourrions leur envoyer aujourd’hui ne pourrait les attraper – pas même la vitesse de la lumière. Mais n’y a-t-il pas là un paradoxe ? C’est exactement ce que demande le lecteur :

Si l’univers s’étend plus vite que la vitesse de la lumière, pourquoi cela n’affecte-t-il pas notre système solaire et les distances entre le soleil et les planètes ? Et pourquoi la distance relative entre les étoiles de notre galaxie n’augmente-t-elle pas… ou augmente-t-elle ?

L’idée du lecteur est correcte, et dans le système Solaire, les distances entre les planètes et les étoiles n’augmentent pas avec l’expansion de l’Univers. Alors, qu’est-ce qui est en expansion dans un univers en expansion ? Voyons cela.

L'idée originale de Newton de l'espace comme fixe, absolu et immuable. C'était une scène sur laquelle les masses pouvaient exister et être attirées

Lorsque Newton a pensé pour la première fois à l’univers, il a imaginé l’espace comme une grille. C’était une entité absolue et fixe, remplie de masses attirées gravitationnellement les unes vers les autres. Mais quand Einstein est arrivé, il s'est rendu compte que cette grille imaginaire n'était ni fixe, ni absolue, et ne ressemblait pas à la représentation de Newton. Ce maillage est comme du tissu, et ce tissu est tordu, déformé et change avec le temps en raison de la présence de matière et d'énergie. De plus, la matière et l'énergie déterminent sa courbure.

Courbure de l'espace-temps par les masses gravitationnelles selon la relativité générale

Mais s’il n’y avait qu’un ensemble de masses différentes dans votre espace-temps, elles s’effondreraient inévitablement et formeraient un trou noir. Einstein n'aimait pas cette idée, alors il ajouta une « correction » sous la forme d'une constante cosmologique. S’il y a ce terme supplémentaire dans l’équation – une énergie supplémentaire pénétrant l’espace vide – il peut repousser toute cette masse et maintenir l’univers immobile. Cela empêchera l’effondrement gravitationnel. En l’ajoutant, Einstein a permis à l’Univers d’exister pour toujours dans un état presque immobile.

Mais tout le monde n’était pas attiré par l’idée d’un univers statique. L'une des premières solutions a été obtenue par un physicien nommé Alexander Friedman. Il a montré que si l'on n'ajoute pas cette constante cosmologique, on remplit l'Univers d'énergie - matière, rayonnement, poussière, liquides, etc. – alors il y a deux classes de solutions : l’une pour un Univers en contraction, et l’autre pour un Univers en expansion.

Un modèle « pain aux raisins » de l’expansion de l’Univers, où les distances relatives augmentent à mesure que l’espace s’étend (pâte)

Les mathématiques vous donnent des solutions possibles, mais vous devez examiner l’univers physique pour savoir lequel le décrit. Cela s'est produit dans les années 1920 grâce aux travaux d'Edwin Hubble. Hubble a été le premier à découvrir qu'il était possible de mesurer les caractéristiques d'étoiles individuelles dans d'autres galaxies et de déterminer leur distance. En combinant ces mesures avec les travaux de Vesto Slifer, qui a montré que ces objets subissent un déplacement du spectre atomique, il a obtenu un résultat étonnant.

Un graphique du taux d'expansion apparent (axe des y) en fonction de la distance (axe des x) correspond à un univers qui s'est développé rapidement dans le passé mais qui est toujours en expansion aujourd'hui. Il s'agit d'une version moderne du travail de Hubble, étendue à des distances des milliers de fois supérieures à celles d'origine.

Soit toute la théorie de la relativité est fausse, nous sommes au centre de l'Univers et tout s'éloigne symétriquement de nous, soit la théorie de la relativité est correcte, Friedman a raison, et plus une galaxie est éloignée de nous, plus vite elle avance. en moyenne, il s'éloigne de nous. D’un seul coup, la théorie d’un univers en expansion est passée d’une simple idée à la description principale de l’univers.

L'extension fonctionne un peu contre-intuitivement. Tout cela donne l’impression que le tissu de l’espace s’étire au fil du temps et que tous les objets de cet espace sont séparés les uns des autres. Plus un objet est éloigné d’un autre, plus l’étirement entre eux est grand, plus ils s’éloignent rapidement l’un de l’autre. Si nous avions un Univers uniformément rempli de matière, alors la matière deviendrait simplement moins dense et chaque section s'éloignerait de toutes les autres au fil du temps.

Les fluctuations de froid (en bleu) dans le CMB ne sont pas intrinsèquement plus froides, mais représentent simplement des zones où l'attraction gravitationnelle est plus importante en raison d'une densité de matière plus élevée. Les points chauds (rouges) sont plus chauds parce que le rayonnement de ces points réside dans un puits de gravité moins profond. Au fil du temps, les zones plus denses sont plus susceptibles de devenir des étoiles, des galaxies et des amas, tandis que les zones moins denses ont moins de chances de devenir des étoiles.

Mais l’Univers n’est pas parfaitement uniforme. Il contient des zones de densité accrue, telles que des planètes, des étoiles, des galaxies et des amas de galaxies. Il contient des zones de faible densité, telles que d'immenses vides cosmiques, où l'on ne trouve pratiquement aucun objet massif. Cela est dû à la présence d’autres phénomènes physiques que l’expansion de l’Univers. À petite échelle, de la taille d'un animal ou plus petites, l'électromagnétisme et les forces nucléaires prédominent. À grande échelle – planètes, systèmes solaires et galaxies – l’influence gravitationnelle prédomine. Aux plus grandes échelles – comparables à celles de l’Univers – la lutte principale se situe entre l’expansion de l’Univers et l’attraction gravitationnelle de toute la matière et de l’énergie qui y sont présentes.

Aux plus grandes échelles, l’Univers est en expansion et les galaxies s’éloignent les unes des autres. À petite échelle, la gravité l'emporte sur l'expansion, ce qui conduit à la formation d'étoiles, de galaxies et de leurs amas.

Aux plus grandes échelles, l’expansion l’emporte. Les galaxies les plus éloignées reculent si rapidement qu’aucun signal que nous pourrions leur envoyer, même à la vitesse de la lumière, ne pourrait jamais les atteindre. Les superamas de l'Univers – de longues structures filiformes le long desquelles les galaxies s'alignent et s'étendent sur des milliards d'années-lumière – s'étirent et se séparent à mesure que l'Univers s'étend. Dans un délai relativement court, ils disparaîtront. Et même l'amas de galaxies le plus proche de la Voie lactée, l'amas de la Vierge, situé à seulement 50 millions d'années-lumière, ne nous attirera pas. Malgré une attraction gravitationnelle plus de mille fois supérieure à la nôtre, l’expansion de l’Univers va nous séparer.

Une vaste collection de plusieurs milliers de galaxies constitue notre environnement immédiat dans un rayon de 100 000 000 d’années-lumière. L'amas de la Vierge restera lié gravitationnellement, mais la Voie Lactée continuera à s'en éloigner au fil du temps.

Mais il existe également des échelles plus petites où l’expansion a été freinée – du moins localement. L’amas de la Vierge restera lié gravitationnellement. La Voie Lactée et l’ensemble du groupe local de galaxies resteront connectés et finiront par fusionner sous l’influence de la gravité. La Terre se déplacera toujours en orbite autour du Soleil à la même distance, la Terre restera de la même taille et les atomes qui composent tout ne se développeront pas. Pourquoi? Parce que l’expansion de l’Univers ne fonctionne que là où d’autres interactions – gravitationnelles, électromagnétiques, nucléaires – ne l’ont pas surmontée. Si une force est capable de maintenir un objet intact, même l’expansion de l’Univers ne peut pas le changer.

Les orbites des planètes du système TRAPPIST-1 ne changent pas avec l'expansion de l'Univers grâce à la force de cohésion de la gravité, qui surmonte toutes les conséquences de l'expansion.

Il y a une raison non évidente à cela, car l’expansion n’est pas une question d’interaction, mais plutôt une question de vitesse. L’espace s’étend à toutes les échelles, mais l’expansion n’affecte que tous les objets collectivement. Entre deux points, l'espace s'étendra à une certaine vitesse, mais si cette vitesse est inférieure à la vitesse de fuite entre deux objets - s'il y a une force entre eux - alors la distance entre eux n'augmentera pas. Pas d'augmentation de distance, pas d'effet d'expansion. À tout moment, l'expansion est surmontée avec une marge, de sorte qu'elle n'acquerra jamais l'effet total observé entre des objets non liés. En conséquence, des objets stables et cohérents peuvent survivre pour toujours sans changement dans un univers en expansion.

La taille des objets stables maintenus ensemble, qu’ils soient liés par la gravité, l’électromagnétisme ou une autre force, ne changera pas à mesure que l’univers s’étend. Si vous parvenez à surmonter l’expansion cosmique, vous resterez connectés pour toujours.

Tant que l’Univers aura les propriétés que nous mesurons, tout continuera à l’être. L’énergie sombre peut exister et provoquer l’accélération des galaxies lointaines loin de nous, mais l’effet de l’expansion à une distance fixe ne changera pas. Uniquement en option

(Science@Science_Newworld).

Tout le monde sait que l'univers est en expansion. Mais où? Quelle est cette extension ? En observant comment pousse un champignon nucléaire, on peut définitivement limiter l’espace dans lequel il pousse. La question est peut-être très stupide, d’un côté, mais d’un autre côté, très intéressante.

Ainsi, l’univers s’est étendu ou s’est contracté (respectivement redshift et blueshifting) depuis le big bang. Mais où s’arrêtera son expansion ? Après tout, cela ne peut pas être infini. Pourquoi devrions-nous parler de l’expansion de l’univers comme s’il s’agissait de la chose la plus normale et la plus naturelle au monde ?

Tout d’abord, quelques vérités simples.

1. vous n'êtes pas en expansion pour le moment. La terre non plus. Ni le système solaire ni la Voie lactée. L’expansion de l’univers dépend de la gravité, ce qui signifie simplement que les régions à haute densité subissent des effets locaux dominés par la gravité. Il s’avère que toutes les galaxies ne s’éloignent pas de la Voie Lactée. Notre plus proche voisine, la galaxie d'Andromède, se précipite vers nous à une vitesse de 80 km/s et entrera en collision avec nous d'ici plusieurs milliards d'années.

2. ne croyez pas les métaphores. Il peut vous sembler que l’univers se dilate comme un ballon gonflé d’air. "Regardez, tout comme l'univers !", vous dira un scientifique britannique à la mode. Mais vous, étant intelligent, remarquerez qu’il y a de l’espace à l’extérieur du ballon et que la surface bidimensionnelle du ballon s’étend dans un espace tridimensionnel. Or, notre univers possède trois dimensions.

3. L’univers n’a ni fin ni limite. Nous ne savons pas vraiment si l'univers est infiniment grand ou tout simplement très grand, mais même si c'est le cas, si vous voyagez suffisamment longtemps dans une direction, vous vous retrouverez à la case départ. Pensez à Pac-Man, mais sans les fruits et les fantômes. Quant au centre de l’univers, c’est là que l’analogie avec la balle nous aide. Il nous semble que toutes les galaxies s'éloignent de nous, mais de leur point de vue elles seront aussi le centre de l'univers. C'est juste une illusion.

Alors, où l’univers est-il réellement en expansion ? Oui, vers nulle part. Il n’y a pas de placard rempli de choses. Mais pour comprendre cela, regardons ce que dit la relativité générale sur l’espace-temps.

En oto (comme disent les professionnels), la propriété la plus importante de l'espace (et du temps) est la distance (et l'intervalle de temps) entre deux points. En fait, la distance détermine entièrement l’espace. L'évolution de l'échelle des distances est déterminée par la quantité de matière et d'énergie dans l'espace et, à mesure que le temps passe, l'échelle augmente, tout comme la distance entre les galaxies. Cependant – et c’est ce qui est étrange – cela se produit sans le mouvement réel des galaxies.

Peut-être qu’à ce stade, votre intuition a échoué. Mais cela ne nous empêchera pas de découvrir les bizarreries.

Nous avons déjà dit que les galaxies s'éloignent de nous. Pas vraiment. Il est tout simplement plus facile pour les scientifiques d’expliquer ce qui se passe réellement. Ils vous trompent.

« Mais attendez ! », diront les plus avertis en science. - "Nous mesurons le décalage Doppler des galaxies lointaines." Ce soi-disant « Red Shift », que vous connaissez, est enregistré au sol et, comme la sirène d'une ambulance qui passe, nous signale qu'il y a du mouvement. Mais ce n’est pas ce qui se passe à l’échelle cosmologique. C’est juste que depuis que des galaxies lointaines ont émis de la lumière et qu’elle nous est parvenue, l’échelle de l’espace a sérieusement changé et augmenté. À mesure que l’espace s’étend, la longueur d’onde des photons a également augmenté, c’est pourquoi la lumière apparaît en rouge.

Cette approche soulève une autre question : « L’univers s’étend-il vraiment plus vite que la vitesse de la lumière ? Il est absolument vrai que la plupart des galaxies lointaines s’éloignent de nous plus vite que la vitesse de la lumière, mais alors, elles ne se déplacent pas plus vite que la vitesse de la lumière. lumière (ils restent généralement immobiles. De plus, savoir cela ne vous aidera en rien : les informations ne sont pas transmises. Si vous envoyez un colis de nourriture dans une autre galaxie, cela ne peut pas se faire plus vite qu'à la vitesse de la lumière (et même ici, en principe, il faudra essayer. La vitesse de la lumière reste le limiteur de vitesse universel.

Nous avons présenté l'opinion la plus répandue (ou la mieux établie dans le domaine des relativistes) concernant l'expansion cosmologique, mais il serait logique de conclure sur le fait que nous ne comprenons pas du tout. Tout ce qui précède fonctionne très bien si vous avez de la place pour avancer et vous étirer. Mais que s’est-il passé au tout début pour que l’espace se forme littéralement à partir de rien ? La physique n'a pas de réponse à cette question. Et il faudra attendre que la théorie de la gravité quantique apparaisse et fasse la lumière sur cette question.

Tout le monde sait que l’Univers est en expansion. Mais où? Quelle est cette extension ? En observant comment pousse un champignon nucléaire, on peut définitivement limiter l’espace dans lequel il pousse. La question est peut-être très stupide, d’un côté, mais d’un autre côté, très intéressante.

Ainsi, l’Univers s’est élargi ou s’est contracté (décalage vers le rouge et décalage vers le bleu, respectivement) depuis le Big Bang. Mais où s’arrêtera son expansion ? Après tout, cela ne peut pas être infini. Pourquoi devrions-nous parler de l’expansion de l’univers comme s’il s’agissait de la chose la plus normale et la plus naturelle au monde ?

Tout d’abord, quelques vérités simples.

1. Vous n’êtes pas en expansion pour le moment. La terre non plus. Ni le système solaire ni la Voie lactée. L’expansion de l’univers dépend de la gravité, ce qui signifie simplement que les régions à haute densité subissent des effets locaux dominés par la gravité. Il s’avère que toutes les galaxies ne s’éloignent pas de la Voie Lactée. Notre plus proche voisine, la galaxie d'Andromède, se précipite vers nous à une vitesse de 80 km/s et entrera en collision avec nous d'ici plusieurs milliards d'années.

2. Ne croyez pas les métaphores. Il peut vous sembler que l’univers se dilate comme un ballon gonflé d’air. "Regardez, tout comme l'Univers !", vous dira un scientifique britannique à la mode. Mais vous, étant intelligent, remarquerez qu’il y a de l’espace à l’extérieur du ballon et que la surface bidimensionnelle du ballon s’étend dans un espace tridimensionnel. Or, notre univers possède trois dimensions.

En relativité générale (comme le disent les professionnels), la propriété la plus importante de l'espace (et du temps) est la distance (et l'intervalle de temps) entre deux points. En fait, la distance détermine entièrement l’espace. L'évolution de l'échelle des distances est déterminée par la quantité de matière et d'énergie dans l'espace et, à mesure que le temps passe, l'échelle augmente, tout comme la distance entre les galaxies. Cependant – et c’est ce qui est étrange – cela se produit sans le mouvement réel des galaxies.

Peut-être qu’à ce stade, votre intuition a échoué. Mais cela ne nous empêchera pas de découvrir les bizarreries.

Nous avons déjà dit que les galaxies s'éloignent de nous. Pas vraiment. Il est tout simplement plus facile pour les scientifiques d’expliquer ce qui se passe réellement. Ils vous trompent.

« Mais attendez ! », diront les plus avertis en sciences. - "Nous mesurons le décalage Doppler des galaxies lointaines." Ce soi-disant « redshift », que vous connaissez, est enregistré sur Terre et, comme la sirène d'une ambulance qui passe, il nous fait savoir qu'il y a du mouvement. Mais ce n’est pas ce qui se passe à l’échelle cosmologique. C’est juste que depuis que des galaxies lointaines ont émis de la lumière et qu’elle nous est parvenue, l’échelle de l’espace a sérieusement changé et augmenté. À mesure que l’espace s’étend, la longueur d’onde des photons a également augmenté, c’est pourquoi la lumière apparaît en rouge.

Cette approche soulève une autre question : « L’Univers s’étend-il réellement plus vite que la vitesse de la lumière ? Il est absolument vrai que la plupart des galaxies lointaines s’éloignent de nous plus rapidement que la vitesse de la lumière, mais et alors ? Ils ne se déplacent pas plus vite que la lumière (ils restent généralement immobiles). De plus, le savoir ne vous aidera en rien : l’information n’est pas transmise. Si vous envoyez un colis de nourriture dans une autre galaxie à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, cela ne peut pas être fait (et même ici, en principe, vous devrez essayer). La vitesse de la lumière reste le limiteur de vitesse universel.

Tout d’abord, quelques vérités simples.

Peut-être qu’à ce stade, votre intuition a échoué. Mais cela ne nous empêchera pas de découvrir les bizarreries.

Nous avons déjà dit que les galaxies s'éloignent de nous. Pas vraiment. Il est tout simplement plus facile pour les scientifiques d’expliquer ce qui se passe réellement. Ils vous trompent.

Lorsque nous regardons l’Univers lointain, nous voyons des galaxies partout – dans toutes les directions, à des millions, voire des milliards d’années-lumière. Puisqu’il existe deux mille milliards de galaxies que nous pourrions observer, la somme de tout ce qui se trouve au-delà d’elles est plus grande et plus froide que notre imagination la plus folle. L’un des faits les plus intéressants est que toutes les galaxies que nous avons observées suivent (en moyenne) les mêmes règles : plus elles sont éloignées de nous, plus elles s’éloignent rapidement de nous. Cette découverte, faite par Edwin Hubble et ses collègues dans les années 1920, nous a conduit à l’image d’un univers en expansion. Mais que se passe-t-il s’il s’agrandit ? La science le sait, et maintenant vous le saurez aussi.

À première vue, cette question peut paraître une question de bon sens. Parce que tout ce qui se dilate est généralement constitué de matière et existe dans l’espace et le temps de l’Univers. Mais l’Univers lui-même est un espace et un temps contenant de la matière et de l’énergie en lui-même. Lorsque nous disons que « l’Univers est en expansion », nous entendons l’expansion de l’espace lui-même, qui éloigne les galaxies individuelles et les amas de galaxies les unes des autres. Le plus simple serait d'imaginer une boule de pâte avec des raisins secs à l'intérieur, cuite au four, explique Ethan Siegel.

Un modèle « en chignon » en expansion de l'Univers, dans lequel les distances relatives augmentent à mesure que l'espace s'étend

Cette pâte est le tissu de l'espace et les raisins secs sont des structures connectées (comme des galaxies ou des amas de galaxies). Du point de vue de n'importe quel raisin sec, tous les autres raisins secs s'en éloigneront, et plus ils s'éloigneront, plus vite. Seulement dans le cas de l'Univers, le four et l'air à l'extérieur de la pâte n'existent pas, il n'y a que de la pâte (l'espace) et des raisins secs (la matière).

Ce ne sont pas seulement les galaxies en retrait qui créent le redshift, mais plutôt l'espace qui nous sépare

Comment savons-nous que cet espace s’étend et que les galaxies ne s’éloignent pas ?

Si vous voyez des objets s’éloigner de vous dans toutes les directions, il n’y a qu’une seule raison qui peut expliquer cela : l’espace entre vous et ces objets s’agrandit. Vous pouvez également supposer que vous êtes près du centre de l’explosion et que de nombreux objets sont simplement plus éloignés et s’éloignent plus rapidement car ils ont reçu plus d’énergie de l’explosion. Si tel était le cas, nous pourrions le prouver de deux manières :

À de plus grandes distances et à des vitesses élevées, il y aura moins de galaxies car, avec le temps, elles se disperseront considérablement dans l'espace.
La relation entre le redshift et la distance prendra une forme spécifique à de plus grandes distances, qui sera différente de la forme si le tissu spatial était en expansion.

Lorsque nous regardons à de plus grandes distances, nous constatons que plus loin dans l’Univers, la densité des galaxies est plus élevée que celles plus proches de nous. Ceci est cohérent avec une image dans laquelle l’espace est en expansion, car regarder plus loin équivaut à regarder dans le passé, où l’expansion a été moindre. Nous constatons également que les galaxies lointaines ont un rapport redshift/distance cohérent avec l'expansion de l'espace, et pas du tout si les galaxies s'éloignaient simplement rapidement de nous. La science peut répondre à cette question de deux manières différentes, et les deux réponses soutiennent l’expansion de l’univers.

L’Univers s’est-il toujours étendu au même rythme ?

Nous l’appelons la constante de Hubble, mais elle n’est constante que dans l’espace et non dans le temps. L’univers s’étend actuellement plus lentement que par le passé. Quand on parle de vitesse d’expansion, on parle de vitesse par unité de distance : environ 70 km/s/Mpc aujourd’hui. (Mpc est un mégaparsec, soit environ 3 260 000 années-lumière). Mais le taux d’expansion dépend des densités de toutes les différentes choses présentes dans l’univers, y compris la matière et les radiations. À mesure que l'Univers s'étend, la matière et le rayonnement qu'il contient deviennent moins denses, et à mesure que la densité diminue, le taux d'expansion diminue également. L’Univers s’est étendu plus rapidement dans le passé et ralentit depuis le Big Bang. La constante de Hubble est un terme inapproprié ; elle devrait être appelée paramètre de Hubble.

Le destin lointain de l’univers offre différentes possibilités, mais si l’énergie noire est vraiment constante comme le suggèrent les données, nous suivrons la courbe rouge.

L’Univers s’étendra-t-il pour toujours ou s’arrêtera-t-il un jour ?

Plusieurs générations d'astrophysiciens et de cosmologistes se sont interrogées sur cette question, à laquelle on ne peut répondre qu'en déterminant le taux d'expansion de l'Univers et tous les types (et quantités) d'énergie qui y sont présents. Nous avons déjà mesuré avec succès la quantité de matière ordinaire, de rayonnement, de neutrinos, de matière noire et d’énergie noire, ainsi que le taux d’expansion de l’Univers. D’après les lois de la physique et ce qui s’est passé dans le passé, il semble que l’univers s’étendra pour toujours. Bien que la probabilité que cela se produise ne soit pas de 100 % ; si quelque chose comme l’énergie noire se comporte différemment dans le futur par rapport au passé et au présent, toutes nos conclusions devront être reconsidérées.

Les galaxies se déplacent-elles plus vite que la vitesse de la lumière ? N'est-ce pas interdit ?

De notre point de vue, l'espace entre nous et le point lointain s'agrandit. Plus il s'éloigne de nous, plus il nous semble qu'il s'éloigne rapidement. Même si le taux d'expansion était infime, un objet éloigné franchirait un jour le seuil de toute limite de vitesse, car le taux d'expansion (vitesse par unité de distance) se multiplierait plusieurs fois avec une distance suffisante. OTO approuve ce scénario. La loi selon laquelle rien ne peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière s’applique uniquement au mouvement d’un objet dans l’espace, et non à l’expansion de l’espace lui-même. En réalité, les galaxies elles-mêmes se déplacent à des vitesses de quelques milliers de kilomètres par seconde seulement, bien en dessous de la limite de 300 000 km/s fixée par la vitesse de la lumière. C'est l'expansion de l'Univers qui provoque la récession et le redshift, et non le véritable mouvement de la galaxie.

Il existe environ 2 000 milliards de galaxies dans l’univers observable (cercle jaune). Nous ne pourrons jamais rattraper les galaxies qui se trouvent à moins d’un tiers de cette frontière en raison de l’expansion de l’Univers. Seulement 3 % du volume de l’Univers est ouvert à l’exploration humaine.

L’expansion de l’Univers est une conséquence nécessaire du fait que la matière et l’énergie remplissent l’espace-temps, qui obéit aux lois de la relativité générale. Tant qu'il y a de la matière, il y a aussi une attraction gravitationnelle, donc soit la gravité gagne et tout se contracte à nouveau, soit la gravité perd et l'expansion gagne. Il n’y a pas de centre d’expansion et il n’y a rien en dehors de l’espace qui soit en expansion ; c'est le tissu même de l'Univers qui est en expansion. Le plus intéressant est que même si nous quittions la Terre à la vitesse de la lumière aujourd'hui, nous ne pourrions visiter que 3 % des galaxies de l'Univers observable ; 97 % d’entre eux sont déjà hors de notre portée. L'univers est complexe.