Horizon cosmologique
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En cosmologie, le terme horizon cosmologique désigne une limite dans l'Univers depuis un point donné (en général la Terre).
Il peut s'agir des trois notions suivantes distinctes : l'Horizon des particules, l'Horizon des événements ( au sens "Horizon cosmique des événements" ) , et l'Horizon de Hubble appelé aussi Horizon des photons.
Avant d'entrer dans les détails, il est utile de se représenter la position actuelle de ces horizons selon le modèle ΛCDM : l'horizon de Hubble est distant de 13,8 milliards AL , l'horizon des événements de 16 milliards AL et l'horizon des particules de 46,5 milliards AL.
Il ne faut donc pas confondre horizon des particules et horizon des photons.
Horizon de Hubble
modifierL'horizon de Hubble est défini par analogie à l'horizon terrestre. De même que la courbure de la Terre limite la vision de celle-ci depuis un point fixe sur sa surface, la taille de l'Univers et la vitesse de déplacement de la lumière, puis son affaiblissement progressif (même avec la présence de lentilles gravitationnelles), font qu'il est impossible de voir certains objets célestes (galaxies et amas de galaxies dans ce cas) trop éloignés.
D'après le modèle standard, l'âge de l'Univers est d'environ 13,7 milliards d'années. Par conséquent il ne nous est possible de voir que les objets dont la lumière aura voyagé pendant moins de 13,7 milliards d'années.
Cette partie "visible" est appelé Volume de Hubble limité à 13,7 ou 13,8 milliards AL par l'Horizon de Hubble , encore appelé Horizon des photons.
Le rayon de la Sphère de Hubble , correspondant à la distance de son horizon, grandit à la vitesse de la lumière.
Au-delà de cet horizon les objets astronomiques ont une vitesse de récession plus grande que celle de la lumière.
Au-delà de cet horizon, les galaxies sont trop lointaines pour que leur lumière ait eu le temps de parvenir jusqu'à nous.
Ces deux derniers aspects ne signifient pas systématiquement que tous les objets se trouvant au-delà de l'Horizon de Hubble ne seront jamais visibles; ceci dépend de leur position vis-à-vis des autres horizons mentionnés, celui des particules et celui des événements.
Pour l'observation des objets situés dans le Volume de Hubble il est à noter que le décalage spectral modifiant très fortement la nature des émissions lumineuses lointaines et affaiblissant davantage les plus fortes longueurs d'onde dont l'énergie est moindre, il est très difficile de concevoir des instruments adaptés à l'observation fidèle des objets très lointains.
En pratique, les signaux les plus lointains que nous recevons viennent du fond diffus cosmologique. Ce rayonnement emplit tout l'Univers; la région d'où est issu le rayonnement que nous détectons est alors appelée surface de dernière diffusion. Les modèles cosmologiques utilisés de nos jours, fondés sur le modèle standard de la cosmologie et les équations de Friedmann, indiquent que la surface de dernière diffusion se trouverait actuellement à environ 46,5 milliards d'années-lumière de l'observateur.
C'est ce chiffre qui définit généralement la distance de l'Horizon des particules.
Horizon des événements
modifierLe terme "horizon des événements" est à entendre ici comme horizon cosmique des événements, pour être distingué de cette notion initialement employée à propos des trous noirs.
L'article "Horizon des événements" procède de cette désambiguïsation.
L'horizon cosmique des événements, déterminé dans un modèle cosmologique, est une limite au-delà de laquelle aucun objet ne peut, ou aucun objet ne pourra plus, dès lors qu'il la franchit physiquement, émettre une lumière pouvant atteindre l'observateur[1].
La plupart des modèles cosmologiques viables, dont le modèle ΛCDM concluent à la présence d'un horizon des événements[1].
Selon le modèle ΛCDM, la distance actuelle de l'horizon des événements est de 16 milliards AL[1].
Cet horizon tendra vers une limite de 17,55 milliards AL[1].
Toujours dans ce modèle ΛCDM, la projection mathématique de l'horizon de Hubble tend vers cette limite derrière laquelle disparaîtront avec le temps, parmi les objets encore physiquement présents dans le Volume de Hubble, ceux qui sont soumis à l'éloignement de l'observateur du fait de l'expansion[1] .
Horizon des particules
modifierL'Horizon des particules est la limite de l'Univers observable.
L'Univers observable ne doit pas être confondu avec le Volume de Hubble: l'Univers observable est la sphère qui contient physiquement les objets célestes qui nous ont été donnés d'observer ou que nous pourrons un jour observer, tandis que le Volume de Hubble, aussi qualifié de sphère fictive, contient l'ensemble des images qui nous parviennent, des objets célestes. Les images reçues ne témoignent directement, ni de la position actuelle des objets correspondants ni de leur état actuel.
Cependant, la Sphère de Hubble contient également des objets célestes physiquement présents à une distance inférieure à la limite de Hubble de 13,8 milliards AL.
Au-delà de l'Univers observable, au-delà donc de l'horizon des particules situé à 46,5 milliards AL, aucun objet n'a pu être observé.
Selon la plupart des modèles cosmologiques viables, dont le modèle ΛCDM , au-delà de cette limite des particules, aucun objet ne pourra être observé.
Notes et références
modifier- 1 2 3 4 5 Tamara M. Davis et Charles H. Lineweaver, « Expanding Confusion: Common Misconceptions of Cosmological Horizons and the Superluminal Expansion of the Universe », Publications of the Astronomical Society of Australia, vol. 21, no 1, , p. 97–109 (ISSN 1323-3580 et 1448-6083, DOI 10.1071/as03040, lire en ligne, consulté le )
