Age de l'univers

Âge de l'univers

L'âge de l'univers représente la durée écoulée depuis le Big Bang, c'est-à-dire la phase dense et chaude de l'histoire de l'univers. Ce terme ne préjuge pas que l'univers soit d'un âge fini, son état antérieur au Big Bang (s'il existe) étant à l'heure actuelle hors de portée de l'observation directe.

L'âge de l'univers peut s'évaluer par plusieurs méthodes plus ou moins directes, qui convergent toutes vers une valeur de l'ordre de 15 milliards d'années. L'estimation aujourd'hui la plus précise est déduite des données du satellite artificiel WMAP et donne 13,7 milliards d'années.

Sommaire

Définition et ordre de grandeur

La relativité restreinte indique que la mesure d'une durée dépend de la trajectoire suivi par la personne mesurant cette durée. Pour préciser ce que l'on entend par âge de l'univers, il faut donc préciser le type de mesure utilisé. L'univers est un milieu relativement homogène et isotrope. Cela signifie qu'en un point donné, il est toujours possible d'avoir une trajectoire pour laquelle l'univers apparaisse (à grande échelle) identique dans toutes les directions. Avec une relativement bonne approximation, une galaxie peut être considérée comme suivant une telle trajectoire. L'âge de l'univers est donc la quantité qui aurait été mesurée par une horloge dont le mouvement suit celui d'une galaxie ou de la matière qui a contribué à sa formation.

Un ordre de grandeur de l'âge de l'univers peut se déduire à partir de la mesure de son expansion. On observe en effet que les galaxies lointaines semblent animées d'un mouvement de récession par rapport à notre galaxie (la Voie lactée), et ce avec une vitesse d'autant plus grande que leur distance est importante. Par spectroscopie il est possible de mesurer par effet Doppler la vitesse d'éloignement des galaxies. Par diverses méthodes, il est également possible de mesurer leur distance. L'observation révèle que la vitesse d'éloignement des galaxies est proportionnelle à leur distance. La constante de proportionnalité ainsi trouvée est appelée constante de Hubble, traditionnellement notée H ou H0. Cette constante de Hubble est estimée par diverses méthode qui donnent la valeur approchée de 70 kilomètres par seconde et par mégaparsec. Si l'on considère que la vitesse de récession des galaxies est constante au cours du temps, alors il est possible d'estimer quand la matière qui a formé une galaxie donné était dans notre voisinage immédiat. Cette durée t peut se calculer et vaut simplement

t = \frac{1}{H_0}.

Avec la valeur numérique donnée ci-dessus, on obtient

t \sim 14 \times 10^9\;{\rm ans}.

En réalité, la vitesse de récession des galaxies n'est pas constante au cours du temps. En particulier, elle était par le passé bien plus importante qu'aujourd'hui et a diminué pendant plusieurs milliards d'années. Par la suite s'est produit le phénomène de l'accélération de l'expansion de l'univers, qui a vu la vitesse de récession des galaxies se mettre à augmenter. Les calculs précis, utilisant les équations de Friedmann et le modèle standard de la cosmologie indiquent que ces deux effets se compensent à peu près, et que l'âge réel de l'univers est très proche de la valeur de 14 milliards d'années donné ci-dessus.

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