Dernière mise à jour : 2026-06-16

La loi de Hubble-Lemaître

Dans les années 1920, Georges Lemaître et Edwin Hubble découvrirent que les galaxies s'éloignent de nous, et que plus une galaxie est lointaine, plus elle s'éloigne vite. La relation est d'une simplicité frappante :

$v = H_0 \, d$

où $v$ est la vitesse de récession, $d$ la distance, et $H_0$ la constante de Hubble — le taux d'expansion actuel de l'univers. Cette loi linéaire constitue la preuve observationnelle fondatrice de l'expansion de l'univers.

La constante de Hubble

$H_0$ s'exprime conventionnellement en kilomètres par seconde et par mégaparsec (km/s/Mpc) : pour chaque mégaparsec de distance, la vitesse de récession augmente de $H_0$ km/s.

Deux grandes méthodes de mesure sont aujourd'hui en désaccord : le fond diffus cosmologique donne $H_0 \approx 67$ km/s/Mpc, tandis que l'échelle des distances locale fondée sur les supernovae donne $H_0 \approx 73$ km/s/Mpc. Cet écart non résolu est appelé tension de Hubble. La valeur ronde de 70 km/s/Mpc se situe commodément entre les deux.

Exemple résolu

Une galaxie se trouve à 100 Mpc. Avec $H_0 = 70$ km/s/Mpc :

$v = H_0 d = 70 \times 100 = 7\,000\ \text{km/s}$

soit environ 2,3 % de la vitesse de la lumière. Pour inverser le calcul et trouver la distance à partir d'une vitesse mesurée, on réarrange en $d = v / H_0$.

Une fenêtre sur l'histoire cosmique

L'inverse de la constante de Hubble, $1/H_0$, a les dimensions d'un temps et donne une estimation grossière de l'âge de l'univers — le temps de Hubble — d'environ 14 milliards d'années. Comme le taux d'expansion a changé au fil de l'histoire cosmique, ce n'est qu'une approximation, mais elle saisit le bon ordre de grandeur.

Quand la loi linéaire cesse d'être valable

À courte distance la loi fonctionne bien, mais à très grande distance le calcul simple peut donner des vitesses de récession supérieures à la vitesse de la lumière. Ce n'est pas une violation de la relativité : les galaxies ne se déplacent pas à travers l'espace plus vite que la lumière, c'est plutôt l'espace situé entre elles et nous qui s'étend. Pour les objets à grand décalage vers le rouge, les astronomes remplacent la loi linéaire par les équations complètes de la cosmologie, qui tiennent compte de l'évolution du taux d'expansion au cours du temps. Le calculateur de décalage vers le rouge associé traite la relation relativiste entre le décalage observé et la vitesse.