Quelle est la vitesse d’expansion de l’univers (en moyenne)? Ne devrait-elle pas être de ’c’ pour toujours (ou plus grande), pour laisser les photons aller dans le vide ?

Réponse publiée sur Quora

Non. Il n’y a pas de “vitesse d’expansion de l’Univers”. La vitesse d’éloignement des galaxies est (approximativement) proportionnelle à leur distance, donc il y a un coefficient dont l’unité est une vitesse/distance. En unités astronomique, ce coefficient est la Constante de Hubble et vaut environ 70 km/s/Mpc (1 Mpc étant un Megaparsec )

Donc les objets situées à 1 Mpc s’éloignent les uns des autres en moyenne à 70 km/s, des objets situés à 100 Mpc à 7000 km/s etc.

Il y a donc effectivement une distance à laquelle les objets s’éloignent les uns des autres à une vitesse égale à c, c’est la distance de l’Horizon cosmologique .

Les objets que l’on voit (à peine) proche de cet horizon sont aussi les plus “anciens” : ils correspondent à des objets qui étaient proches de ce qui allait devenir notre Galaxie peu après le Big Bang et on les voit donc comme si ils étaient à 13 milliards d’années lumière.

Sauf que depuis qu’ils ont émis cette lumière il y a 13 milliards d’années, l’expansion de l’Univers les a éloignés de nous et ils sont “maintenant” à 45 milliards d’années lumière de nous.

Cette limite définit notre Univers observable : nous n’avons aucun accès à ce qui est plus loin et nous ne l’aurons jamais car ça s’éloigne de nous plus vite que c. En fait en raison de l’accélération de l’expansion, il y a des objets qui “sortent” de notre univers observable : nous verrons de moins en moins de galaxies.

Vous voyez que j’ai évité au maximum d’utiliser le mot “vitesse”, surtout par rapport à c : les objets en dehors de notre univers observable s’éloignent de nous plus vite que la lumière, mais ça ne viole pas la physique parce que ce n’est pas une “vraie” vitesse, produite par une accélération par rapport à un référentiel.

L’expansion est un facteur d’échelle dans la Métrique FLRW , la manière de mesurer les distances dans l’Univers.

David explique ça très bien dans cette video :

https://scienceetonnante.com/202…

Je n’ai pas compris votre “pour laisser aller les photons dans le vide”, mais les photons n’ont en effet pu se propager dans l’Univers que lorsque celui-ci s’est dilué suffisamment, mais surtout depuis que la matière a refroidi en dessous de 3000K environ.

Quand il était plus chaud, la matière était constituée d’un plasma de protons et d’électrons, et dans un tel plasma, les photons se font absorber et ré-émettre dans toutes les directions, comme dans le Soleil qui est donc opaque lors qu’il est constitué d’hydrogène.

C’est 380'000 ans après le Big Bang assez précisément que la température a baissé et que les électrons et protons se sont liés pour former des atomes d’hydrogène neutre. Et dans ce gaz neutre, les photons vont tout droit.

Donc à une distance correspondant à l’âge de l’Univers moins 380'000 ans on observe la Surface de dernière diffusion qui a été formée lorsque l’Univers est subitement devenu transparent.

Et on ne peut rien observer de plus ancien avec des télescopes optiques (ou plutôt infrarouges voire radio) parce que la lumière n’allait pas tout droit.

Mais on a d’autres moyens…