Pourquoi regarder loin dans l'espace, c'est regarder loin dans le passé ?

La lumière n'arrive pas instantanément. Elle voyage à une vitesse fixe, et traverser les immenses distances de l'espace prend du temps. Alors quand tu regardes quelque chose de lointain, tu ne le vois pas tel qu'il est maintenant : tu vois la lumière qu'il a émise il y a longtemps, au moment où elle est partie. Plus c'est loin, plus l'image est ancienne.

Les astronomes mesurent ces distances en années-lumière, la distance parcourue par la lumière en un an, soit environ 9,46 billions de kilomètres. C'est une unité de distance, pas de temps, même si « année » figure dans le nom. L'unité est apparue peu après 1838, quand Friedrich Bessel a mesuré pour la première fois la distance d'une étoile. Il a trouvé que sa lumière mettait 10,3 ans à nous parvenir. Il savait que ses lecteurs aimeraient se représenter ce voyage, mais il a lui-même évité le terme « année-lumière ».

Ce délai fait d'un télescope pointé assez loin une sorte de machine à remonter le temps. En 2003 et 2004, Hubble a fixé pendant environ onze jours au total une petite portion de ciel soigneusement choisie. Elle contenait peu d'étoiles proches et brillantes, pour laisser apparaître des galaxies plus faibles et bien plus lointaines. L'image obtenue, le Hubble Ultra-Deep Field, a capturé environ 10 000 galaxies, certaines telles qu'elles étaient il y a environ 13 milliards d'années, dans le premier milliard d'années après le Big Bang. Une suite à ce projet a poussé encore plus loin, jusqu'à une lumière vieille de seulement 450 millions d'années après le début.

Il existe une limite à cette remontée dans le temps. Rien ne peut voyager plus vite que la lumière, et l'univers n'existe que depuis environ 14 milliards d'années : il y a donc une frontière, l'horizon des particules, au-delà de laquelle aucune lumière n'a encore eu le temps de nous parvenir. Tout ce que l'on peut voir se trouve à l'intérieur de cette frontière, qu'on appelle l'univers observable.