Où sommes-nous dans l'Univers ?

Un immense zoom arrière à partir de notre Terre. Suivez le fil !

La Terre
12 700 km
La planète où nous vivons.
La Terre vue par les astronautes d'Apollo 17 en route vers la Lune. Photo: NASA
100 000 km
La Lune
384 000 km 3 474 km
Notre satellite naturel.
Si on pouvait aller sur la Lune en avion de ligne, il faudrait environ 427 heures, soit 18 jours et 18 nuits. Un long voyage alors que la Lune est si proche à l'échelle du cosmos... Photo: Didier Auberget
1 million de km
10 millions de km
Vénus
40 millions de km 12 104 km
La planète la plus proche de la Terre.
Vénus est entièrement recouverte de nuages. Cette remarquable photo a été prise depuis la Terre par un astronome amateur français. Photo: Stephane Gonzales
100 millions de km
Le Soleil
150 millions de km1,4 millions de km
L'étoile la plus proche de la Terre. Le centre du Système Solaire.
Photo: NASA (mission STEREO)
1 milliard de km
Neptune
4,5 milliards de km49 244 km
La plus éloignée des 8 planètes du Système Solaire, depuis que Pluton n'est plus considérée comme une planète à part entière.
Neptune vue par la sonde Voyager 2 en 1989. Photo: NASA.
Pluton
6 milliards de km2 368 km
Découverte en 1930, elle a longtemps été considérée comme la 9ème planète du Système Solaire. Toutefois, en 2011, l'Union Astronomique Internationale a décidé que Pluton était trop petite pour mériter le titre de planète. Plus précisément, Pluton ne remplit pas l'un des critères officiels qui caractérisent les planètes: elle n'a pas éliminé de son voisinage certains corps de taille comparable à elle (objets transneptuniens). Elle est donc qualifiée de "planète naine", de même que Céres (le plus grand objet de la ceinture d'astéroïdes).
Pluton, approchée par la sonde New Horizon le 13 juillet 2015. La sonde est alors à 768 000 km de la planète naine. Photo: NASA/APL/SwRI.
10 milliards de km
Le Système Solaire
20 milliards de km
Le Soleil et tout ce qui gravite autour: 8 planètes et leurs satellites naturels, 5 planètes naines, et d'innombrables petits corps (astéroïdes, comètes...). On considère que le Système Solaire s'étend jusqu'à une limite appelée héliopause, où le vent solaire (flux de particules émis par le Soleil) devient extrêmement faible et cède la place au milieu interstellaire.
Cette image représente divers éléments du Système Solaire (l'échelle des distances n'est pas respectée). Illustration: NASA
100 milliards de km
1 000 milliards de km
1 année-lumière (al) | 10 000 milliards de km
Proxima du Centaure
4,2 al200 000 km
L’étoile la plus proche du Soleil. Proche, mais déjà si lointaine que le kilomètre n'est plus très approprié pour indiquer sa distance. On utilise l'année-lumière (al), qui est la distance parcourue par la lumière en un an à la vitesse de 300 000 km par seconde. Proxima du Centaure est à 4,2 al, ce qui signifie que sa lumière met 4,2 années pour nous parvenir.
Une étoile de petite taille à l'éclat assez modeste et rouge, visible au centre de cette photo parmi de nombreuses autres étoiles. Photo: David Malin / UK Schmidt Telescope / DSS / AAO
10 années-lumière | 100 000 milliards de km
100 années-lumière | 1 million de milliards de km
Etoiles lointaines visibles à l’œil nu
100 al à 1 000 al0,5 à 25 millions de km
La plupart des étoiles visibles à l'oeil nu dans le ciel sont à moins de 1 000 al.
Parmi les étoiles lointaines visibles à l'oeil nu, 2 étoiles géantes brillent fortement dans la constellation d'Orion: Bételgeuse à une distance de 430 al (en haut à gauche, éclat orangé), et Rigel à 630 al (en bas à droite, éclat bleuté). Photo: Mouser, Wikimedia
1 000 années-lumière | 10 millions de milliards de km
10 000 années-lumière | 100 millions de milliards de km
100 000 années-lumière | 1 milliard de milliards de km
La Voie Lactée
100 000 al
Notre galaxie, un vaste groupe de 250 milliards d'étoiles auquel appartient le Soleil et toutes les étoiles que nous pouvons distinguer dans le ciel. La Voie Lactée est une galaxie "spirale" formée de plusieurs bras. Le Soleil réside au bord d'un bras appelé bras d'Orion, à 28 000 al du centre de la galaxie. Il tourne autour du centre galactique à la vitesse de 230 km/s.
Il n'existe pas de photo montrant globalement la Voie Lactée, puisque nous sommes dedans ! Nous en percevons seulement les parties les plus denses dans le ciel sous la forme d'une pâle traînée blanche (d'où le nom de Voie Lactée). Cette vue d'artiste tente néanmoins de reconstituer l'aspect extérieur de la Voie Lactée d'après les observations scientifiques. Illustration: R. Hurt derivative work: Roberto Segnali all'Indian
1 million d'années-lumière | 10 milliards de milliards de km
La galaxie d’Andromède
2,5 millions d'al140 000 al
Un autre exemple de galaxie, assez semblable à la Voie Lactée. Cette galaxie est visible à l'oeil nu par bon ciel noir, dans la constellation d'Andromède. Compte tenu du temps mis par sa lumière pour nous parvenir, nous la contemplons telle qu'elle était il y a 2,5 millions d'années.
La galaxie d'Andromède photographiée par un astronome amateur. Une sorte d'île au milieu d'un océan de vide. Toutes les étoiles visibles autour appartiennent à notre propre galaxie: c'est une sorte de rideau d'étoiles en avant-plan et nous voyons la galaxie d'Andromède au travers, loin derrière. Photo: Philippe Renauld
10 millions d'années-lumière | 100 milliards de milliards de km
Le Groupe local
10 millions d'al
Les galaxies sont rassemblées en amas, sous l'action de la force de gravitation. La Voie Lactée, la galaxie d'Andromède, et une quarantaine d'autres galaxies, sont regroupées dans un amas de galaxies appelé Groupe local.
Les galaxies du Groupe Local. Illustration: Richard Powell
L'amas de la Vierge
50 millions d'al7 millions d'al
Un autre amas de galaxies, que nous pouvons admirer depuis la Terre dans la constellation de la Vierge. Il rassemble près de 2000 galaxies, dont 3 galaxies elliptiques géantes et une dizaines de galaxies spirales (les autres étant des galaxies naines ou irrégulières).
Cette photo montre plusieurs galaxies de l'amas de la Vierge. Les plus brillantes d'entre elles sont facilement visibles avec des instruments d'amateur, malgré un éloignement de plusieurs dizaines de millions d'années-lumière. Photo: Günter Kerschhuber (Gahberg Observatory)
100 millions d'années-lumière | 1 000 milliards de milliards de km
Le superamas de la Vierge
100 millions d'al
Une centaine d'amas de galaxies entourent l'amas de la Vierge, pour former un immense ensemble d'environ 10 000 galaxies: un superamas. Comme l'amas de la Vierge est au centre de ce superamas, on l'appelle superamas de la Vierge. Notre galaxie et l'ensemble du Groupe local en font partie.
Une partie du superamas de la Vierge. Puisque nous sommes dedans, il ne s'agit pas d'une photo, mais d'un graphique obtenu d'après les positions des diverses galaxies. Chaque point lumineux de cette image est une galaxie regroupant des milliards d'étoiles. Le Groupe local est indiqué en rouge. D'après image de: Andrew Z. Colvin, traduction française : Flappiefh and Simon Villeneuve. Licence Creative Commons CC BY-SA 3.0
Laniakea
500 millions d'al
Selon une découverte annoncée en 2014 par une équipe de chercheurs dirigée par Brent Tully, le superamas de la Vierge est lié à d'autres superamas (superamas de l'Hydre, du Centaure et de Pavo-Indus) au sein d'un ensemble de plus de 500 millions d'al de long comportant 100 000 galaxies. Notre galaxie fait partie de ce gigantesque ensemble appelé Laniakea, ce qui signifie horizon céleste immense en hawaïen.
Sur cette simulation informatique, le superamas Laniakea est délimité en par la ligne orange. Les zones vertes et rouges représentent les régions les plus denses en matière. Les petits points blancs sont des galaxies, les lignes blanches indiquent les mouvements vers le centre du superamas. La position de notre Voie Lactée est marquée par une pastille bleue sur la droite près de la frontière orange. Image: R. Brent Tully (U. Hawaii) et al., SDvision, DP, CEA/Saclay.
1 milliard d'années-lumière | 10 000 milliards de milliards de km
Le Grand Mur de Sloan
1 milliard d'al 1,4 milliards d'al
A très grande échelle, les superamas s'enchaînent en formant des filaments. Certains filaments de taille particulièrement gigantesque ont été découverts durant les dernières décennies, suite à des programmes scientifiques d'observation de très grande ampleur. Ainsi, le grand mur de Sloan a été découvert en 2003.
Résultat de grandes campagnes d'observation (CFA2 et SDSS), cette figure montre la répartition des galaxies observées. Deux grandes structures filamenteuses sont visibles: le Grand Mur CFA2 de 600 millions d'anées-lumière de long (en bas), et le Grand Mur de Sloan de 1,4 milliards d'années-lumière de long (en haut). Figure: d'après R. Gott et coll 2003, dans un article de Françoise Combes, Observatoire de Paris, revue l'Astronomie, mai 2005.
10 milliards d'années-lumière | 100 000 milliards de milliards de km
Les quasars lointains
10 milliards d'al10 milliards d'al
Un quasar est une galaxie rendue extrêmement lumineuse par des phénomènes énergétiques intenses qui se produisent autour de son centre, occupé par un trou noir très massif. Grâce à cette luminosité, on détecte des quasars à des distances énormes. En 2011, l'Observatoire Européen Austral (ESO) a annoncé la découverte d'un quasar situé à 12,9 milliards d'années-lumière: ULAS J1120+0641. En 2012, un immense groupe de quasars a été détecté à 9 milliards d'années-lumière, s'étendant sur 4 milliards d'années-lumière de long, 2 milliards d'années-lumière de haut et 1,2 milliards d'années-lumière d'épaisseur. En 2013, une structure encore plus grande a été découverte: le Grand Mur de Hercule-Couronne boréale, à 10 milliards d'années-lumière de distance. Ses dimensions sont de 9,6 milliards d'années-lumière de long, 7 milliards d'années-lumière de haut et 900 millions d'années-lumière d'épaisseur.
Vue d'artiste du quasar ULAS J1120+0641 découvert par l'ESO. Crédit: ESO.
La sphère observable (le cosmos)
93 milliards d’al
Comme les rayonnements émis par les astres ont une vitesse finie (vitesse de la lumière, 300 000 km/s) et comme les premiers rayonnements observables ont été émis il y a un temps fini, 13,8 milliards d’années (« âge de l’Univers » correspondant au temps écoiulé depuis le Big Bang), nous ne pouvons rien observer dont la lumière ait mis plus de 13,8 milliards d'années à nous parvenir. Il y a donc une limitation à ce que l'on peut observer: ce que l'on appelle sphère observable. Le contenu de cette sphère est appelé cosmos, et il ne faut pas le confondre avec l'Univers tout entier, qui est probablement beaucoup plus vaste. Quelle est la taille de la sphère observable ? Contrairement à ce que l'on pourrait penser, le rayon de cette sphère n'est pas de 13,8 milliards d'années: car l'espace-temps se dilate depuis le Big Bang (on parle d'expansion de l'Univers), si bien que les objets que nous observons se sont éloignés depuis le moment où ils ont émis la lumière que nous percevons. Selon le modèle cosmologique admis actuellement par les scientifiques, la sphère observable a un rayon estimé à 46,5 milliards d’al, soit un diamètre de 93 milliards d'al.
Représentation à l'échelle logarithmique de l'univers observable avec, au centre, le Système solaire, et, en s'éloignant du centre, les galaxies proches, les structures filamenteuses à grande échelle, le fond diffus cosmologique et, à la périphérie, le plasma invisible du Big Bang. Illustration Pablo Carlos Budassi pour Wikipedia.org.
100 milliards d'années-lumière
1 000 milliards d'années-lumière
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L'Univers - hypothèse d'un espace fini
taille inconnue
On ne sait pas si l’Univers est spatialement fini ou infini. Dans l’hypothèse d’un Univers spatialement fini, et compte tenu des observations réalisées dans la sphère observable, on estime que sa taille est au minimum de 20 fois la taille de la sphère observable, soit 2 000 milliards d’al environ. Dans ce cas, qu'y a-t-il au-delà ? Rien, pas même le vide ! Car, par définition, l'Univers contient tout ce qui existe. C'est pourquoi, dans l'illustration ci-dessous, tout ce qui est situé "à l'extérieur" de l'Univers, est marqué "non défini".
Représentation de la sphère observable dans l'hypothèse d'un Univers spatialement fini. Illustration: Jean-François Becquaert, dans Le Sahara vient des étoiles bleues, éditions Fayard.
L'Univers - hypothèse d'un espace infini
taille infinie
Un Univers spatialement infini semble poser moins de difficulté de représentation qu'un Univers fini. Mais c'est un défi pour l'esprit: le cosmos que nous observons n'est plus qu'une portion négligeable de l'Univers ! Et l'infinitude ouvre la possibilité de troublantes réplications (un monde absolument identique au nôtre pourrait exister ailleurs...). Les astrophysiciens tentent de décrire l'Univers dans sa globalité, en faisant appel à des modèles théoriques. Consultez la bonne littérature (*) pour vous en faire une idée !
Représentation de la sphère observable dans l'hypothèse d'un Univers spatialement infini. Illustration: Jean-François Becquaert, dans Le Sahara vient des étoiles bleues, éditions Fayard.

(*) Pour aller encore plus loin, découvrez le livre de Jean-François Becquaert, Le Sahara vient des étoiles bleues. Nous en avons reproduit certains éléments avec l’aimable permission de l’auteur et de l’éditeur. Une partie du livre est consacrée à la description des grandes structures cosmiques, dans un style qui invite à l’émerveillement.