L’année-lumière

Les distances en astronomie sont si grandes que le kilomètre devient inutilisable : l’étoile la plus proche du Soleil se trouve à environ 40 000 milliards de kilomètres. Les astronomes et les vulgarisateurs expriment donc ces distances en années-lumière, une unité qui a l’avantage de dire aussi depuis combien de temps la lumière observée voyage.

Comment calcule-t-on une année-lumière ?

La vitesse de la lumière dans le vide est fixée exactement à 299 792 458 mètres par seconde, soit environ 300 000 km/s. Une année julienne compte 365,25 × 24 × 3 600 = 31 557 600 secondes. Il suffit de multiplier :

299 792,458 km/s × 31 557 600 s ≈ 9 460 730 000 000 km

On retient en pratique : une année-lumière ≈ 9 500 milliards de km, ou environ 10 000 milliards de km en ordre de grandeur.

Les distances de l’Univers en temps de lumière

Ces chiffres sont expliqués plus en détail dans les fiches Voie lactée et ordres de grandeur.

Regarder loin, c’est regarder dans le passé

Puisque la lumière met du temps à nous parvenir, observer un objet lointain, c’est le voir tel qu’il était au moment où sa lumière est partie. Nous voyons le Soleil tel qu’il était il y a huit minutes, la galaxie d’Andromède telle qu’elle était il y a 2,5 millions d’années, quand les premiers représentants du genre Homo apparaissaient en Afrique.

C’est ce qui permet aux astronomes d’étudier l’histoire de l’Univers : en observant des galaxies de plus en plus lointaines, le télescope James Webb voit des galaxies de plus en plus jeunes, jusqu’à quelques centaines de millions d’années après le Big Bang.

Une étoile que l’on voit briller peut-elle être déjà morte ? Pour les étoiles visibles à l’œil nu, situées pour la plupart à moins de quelques milliers d’années-lumière, c’est très improbable, car les étoiles vivent des millions à des milliards d’années. L’image poétique est donc le plus souvent fausse, sauf pour quelques étoiles massives en fin de vie.

Distance de lumière et distance réelle dans l’Univers en expansion

Pour les objets très lointains, la situation se complique : l’espace s’est dilaté pendant le trajet de la lumière. Une galaxie dont la lumière a voyagé 13 milliards d’années se trouve aujourd’hui à une distance bien supérieure à 13 milliards d’années-lumière, plus de 30 milliards. C’est pourquoi l'Univers observable a un rayon d’environ 46 milliards d’années-lumière, alors que l’Univers n’a que 13,8 milliards d’années. Ce phénomène est expliqué dans la fiche expansion de l’Univers.

Les autres unités de distance en astronomie

Le parsec (de « parallaxe-seconde ») est la distance à laquelle une étoile présente une parallaxe d’une seconde d’arc, c’est-à-dire qu’elle semble se déplacer de cet angle minuscule quand la Terre passe d’un côté à l’autre de son orbite. Cette méthode de la parallaxe est la base de toute la mesure des distances en astronomie. La première parallaxe d’étoile a été mesurée en 1838 par l’Allemand Friedrich Bessel, pour l’étoile 61 du Cygne. Aucune de ces unités ne fait partie du Système international, mais l’unité astronomique est acceptée pour l’usage avec lui.

Questions fréquentes

Combien de kilomètres fait une année-lumière ?

Environ 9 460 milliards de kilomètres (9,46 × 10¹² km), soit à peu près 63 000 fois la distance entre la Terre et le Soleil.

Combien de temps faudrait-il pour parcourir une année-lumière ?

À la vitesse de la sonde Voyager 1, environ 17 km/s, il faudrait près de 18 000 ans. Pour atteindre Proxima du Centaure, il faudrait environ 75 000 ans.

Quelle est la différence entre année-lumière et parsec ?

Les deux sont des unités de distance. Un parsec vaut environ 3,26 années-lumière. Le parsec est défini à partir de la géométrie (la parallaxe), l’année-lumière à partir de la vitesse de la lumière.