L’âge de l’Univers

La valeur de référence, publiée par la collaboration européenne Planck en 2018, est de 13,787 milliards d’années, avec une incertitude d’environ 20 millions d’années, soit une précision meilleure que 0,2 % dans le cadre du modèle cosmologique standard. Cet « âge » désigne le temps écoulé depuis le Big Bang, c’est-à-dire depuis la phase extrêmement chaude et dense d’où est issu l’Univers actuel.

Trois méthodes indépendantes

1. Le fond diffus cosmologique

C’est la méthode la plus précise. Le fond diffus cosmologique porte l’empreinte des conditions de l’Univers 380 000 ans après le Big Bang. En analysant la taille de ses fluctuations, on détermine la composition de l’Univers et son taux d’expansion, et on en déduit, par les équations de la relativité générale, le temps écoulé.

2. L’expansion de l’Univers

Si l’on fait « rembobiner » l'expansion de l’Univers, les galaxies se rapprochent jusqu’à un point de départ. Un ordre de grandeur de l’âge est donné par l’inverse de la constante de Hubble : avec 70 km/s par mégaparsec, on obtient environ 14 milliards d’années. Le calcul exact tient compte du freinage puis de l’accélération de l’expansion par l'énergie noire.

3. Les plus vieilles étoiles

L’Univers doit être plus vieux que ses plus vieux habitants. Les étoiles des amas globulaires de la Voie lactée, très pauvres en éléments lourds, ont 12 à 13 milliards d’années environ. Les plus vieilles naines blanches, qui se refroidissent à un rythme connu, donnent des âges comparables. La datation radioactive de l’uranium et du thorium dans certaines étoiles anciennes aboutit au même ordre de grandeur.

Une valeur qui a beaucoup évolué

Le premier résultat de Hubble posait un paradoxe : l’Univers aurait été plus jeune que la Terre, datée par la radioactivité à plusieurs milliards d’années. La correction des distances dans les années 1950 a levé la contradiction.

L’histoire de l’Univers en quelques dates

Pour se représenter cette durée : si l’histoire de l’Univers tenait en une année, le système solaire naîtrait fin août, les dinosaures disparaîtraient le 30 décembre et l’espèce humaine apparaîtrait le 31 décembre vers 23 h 50. Voir aussi l'échelle des temps géologiques.

Les débats actuels

• La tension de Hubble : le taux d’expansion mesuré localement (environ 73 km/s/Mpc) diffère de celui déduit du fond diffus (environ 67 km/s/Mpc). Si la valeur locale était juste et le modèle modifié, l’âge pourrait légèrement changer ; la valeur de 13,8 milliards d’années reste néanmoins la référence.
• Les galaxies précoces : le télescope James-Webb a découvert des galaxies étonnamment massives et brillantes très tôt dans l’histoire cosmique. Elles posent des questions sur la formation des galaxies, mais ne remettent pas en cause l’âge de l’Univers.

Questions fréquentes

Comment l’Univers peut-il mesurer 93 milliards d’années-lumière s’il a 13,8 milliards d’années ?

Parce que l’espace lui-même s’est dilaté pendant que la lumière voyageait. Les objets dont la lumière a mis 13,8 milliards d’années à nous parvenir sont aujourd’hui à environ 46 milliards d’années-lumière (voir Univers observable).

La Terre a-t-elle le même âge que l’Univers ?

Non. La Terre a environ 4,54 milliards d’années, soit environ un tiers de l’âge de l’Univers. Ses atomes lourds ont été fabriqués par des générations d’étoiles antérieures.

Que signifie « avant le Big Bang » ?

La science ne sait pas répondre. Le temps compté par l’âge de l’Univers commence avec la phase chaude et dense ; ce qui a pu la précéder relève d’hypothèses non vérifiées.