Âge de l'Univers

En 2018, on estimait l'âge de l'univers à 13,787 ± 0,020 milliards d'années[7]^,[8]^,[9].

En 2020, une étude de l'Université de Cornell, publiée dans Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (en)[10], fournit une nouvelle estimation de 13,77 ± 0,040 milliards d'années[11].

L'âge de l'Univers est exprimé en temps cosmologique[12]. La relativité restreinte indique que la mesure d'une durée dépend de la trajectoire suivie 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. La spectroscopie permet 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 en première approximation. La constante de proportionnalité ainsi trouvée est appelée constante de Hubble, traditionnellement notée H ou H₀. Celle-ci est estimée par diverses méthodes qui donnent la valeur approchée de 71 km s⁻¹ Mpc⁻¹ à 1 % près (mesures[13] du 26 janvier 2010), revue à 67,9 km s⁻¹ Mpc⁻¹ (mars 2013), puis à 67,4 ± 0,5 km s⁻¹ Mpc⁻¹ (juillet 2018[14]). 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 donnée était dans notre voisinage immédiat.
Cette durée t peut se calculer et vaut :

${\displaystyle t={\frac {1}{H_{0}}}}$.

Avec les valeurs numériques données ci-dessus, on obtient :

${\displaystyle t\sim 13,819\ ou\sim 14,400\ ou\sim 14,507\times 10^{9}\;{\rm {ans}}}$ ± 0,107 10⁹ 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 donnée ci-dessus.

• [Taillet, Villain et Febvre (2018)] Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique : + de 6 500 termes, nombreuses références historiques, des milliers de références bibliographiques, Louvain-la-Neuve, De Boeck Supérieur, hors coll., janvier 2018, 4^e éd. (1^re éd. mai 2008), 1 vol., X-956, ill., 17 × 24 cm (ISBN 978-2-8073-0744-5, EAN 9782807307445, OCLC 1022951339, SUDOC 224228161, présentation en ligne, lire en ligne), s.v.âge de l'Univers, p. 16, col. 1.
• deSitterRefs Université d'État de Sonoma.
• (en) Dynamics of the Expansion Presses universitaires de Cambridge Index of Level 5 Peacock (consulté le 5 mars 2020).
• (en) A. Benoit-Lévy et G. Chardin (11 janvier 2012) - Introducing the Dirac-Milne universe, A&A Volume 537, 2012, Article Number A78 (consulté le 5 mars 2020).
• (en) Charles V. R. Board et John D. Barrow (15 avril, 2019) - Cosmological Models in Energy-Momentum-Squared Gravity[PDF], p. 15, « ..de Sitter solutions arise in EMSG theory. They have constant density and Hubble parameter, which includes the case w = −1. In ΛCDM we expect this to arise in two situations.The first is when we have ρ ≡ 0, that is an empty universe whose expansion is controlled solely by Λ.. », DAMTP (ceb), Centre for Mathematical Sciences (en), University of Cambridge (consulté le 5 mars 2020).
• (en) H.‐J. Schmidt (1990) - The massive scalar field in a closed Friedmann universe model — new rigorous results, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA « ..class of closed Friedmann universe models.. »
• (en) Peter Coles, George Francis Rayner Ellis (1997) - [Is the Universe Open Or Closed?: The Density of Matter in the Universe] p. 1, Cambridge University Press 10 avril 1997, (ISBN 0521566894 et 9780521566896) « ..the density of matter in the universe determines the geometry of space.. » (consulté le 5 mars 2020).
• (en) Przemysław Małkiewicz, Patrick Peter, et S. D. P. Vitenti (11 février 2020) - Quantum empty Bianchi I spacetime with internal time, Physics Review D 101, 046012 – 2020 (consulté le 5 mars 2020).
• (en) Bianchi cosmology, en, A Dictionary of Astronomy, Oxford Reference « ..Bianchi models, after the Italian mathematician Luigi Bianchi (1856–1928).. » (consulté le 5 mars 2020).