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Les questions sur les limites de l’univers poussent la science sur le territoire philosophique et même spirituel. Les limites spatiales ou temporelles du cosmos échappent à l’observation directe, de sorte que toute conclusion – scientifique ou autre – reste spéculative. Néanmoins, l'astrophysique moderne propose des hypothèses éclairées basées sur des observations toujours plus détaillées, mêlant déduction rigoureuse et inférence imaginative.
Répondre à ce qui se trouve au-delà de l’espace nécessite d’abord de définir les limites de « l’espace » lui-même – une tâche qui laisse les astrophysiciens perplexes depuis des décennies et a donné naissance à plusieurs théories concurrentes. L’univers peut être infini ou être délimité par un substrat préexistant qui existait avant le Big Bang. Malgré une précision d'observation croissante, nous manquons toujours de preuves définitives d'un phénomène extérieur à l'espace.
Edwin Hubble, dont les travaux pionniers ont découvert des galaxies au-delà de la Voie lactée, a mesuré leur vitesse de récession et a montré que l'univers est en expansion. En extrapolant mathématiquement cette expansion vers l’arrière, les scientifiques ont déterminé que le cosmos a commencé il y a environ 13,8 milliards d’années – un moment aujourd’hui appelé le Big Bang. Cet événement représente une limite inférieure temporelle pour l'univers. Une étude de Harvard précise que le Big Bang émerge naturellement de la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui décrit l'espace lui-même comme étant en expansion dynamique.
Parce que le Big Bang fixe la première limite temporelle, les objets observables les plus éloignés sont également les plus anciens, se trouvant à environ 13,8 milliards d’années-lumière. Cependant, l’univers primitif était un plasma chaud et opaque qui bloquait la lumière visible, la véritable frontière se situe donc au-delà de ces horizons visibles. De plus, l’expansion de l’univers s’accélère, ce qui signifie que les photons provenant de régions lointaines mettent plus de temps à nous atteindre qu’on ne le pensait autrefois. L'astrophysicien J.RichardGott et ses collègues ont estimé le rayon de l'univers observable à environ 45,7 milliards d'années-lumière.
Lorsque nous parlons de « l’espace extra-atmosphérique », nous faisons référence à toute la matière, l’énergie et l’espace-temps au-delà de l’atmosphère terrestre, ce que les astrophysiciens appellent l’univers. Proposer une région externe présuppose une frontière, un concept qui entre en conflit avec les lois de conservation :les particules devraient interagir avec cette frontière de manière physiquement cohérente, ce que nous n'observons pas. Par conséquent, les physiciens rejettent la notion de bord pointu semblable à une bulle et décrivent plutôt le cosmos comme ayant une courbure complexe, peut-être non euclidienne, qui peut s'enrouler sur elle-même ou s'étendre à l'infini.
Imaginer un bord nous oblige à nous demander ce qui se trouve, le cas échéant, de l’autre côté. Quoi que cela puisse être, il aurait existé avant le Big Bang et appartiendrait par définition au même cadre physique qui a donné naissance à notre univers. Si le cosmos n’avait pas de frontière, il pourrait être infini – une notion qui défie de nombreux scientifiques car un espace infini contiendrait toutes les configurations imaginables. La vérité se situe probablement quelque part entre ces extrêmes, même si une réponse définitive reste insaisissable.