La distance de compagnon est l'opposé de la distance de diamètre angulaire.
Échelle de distance de l'univers
Alors que l'univers s'étend, la question des distances aux galaxies très éloignées est difficile à répondre. Tout dépend de votre point de vue.
Nébuleuse Oméga
Nébuleuse de l'Aigle
Amas d'Antlia
C'est le problème de la détermination des distances dans un univers en expansion : deux galaxies sont côte à côte alors que l'univers n'a que 1 milliard d'années. La première galaxie émet une impulsion de lumière. La deuxième galaxie ne reçoit cette impulsion que lorsque l'univers a 14 milliards d'années.
À ce stade, ces galaxies sont séparées d'environ 26 milliards d'années-lumière ; une impulsion lumineuse est en route depuis 13 milliards d'années ; et l'image que les gens obtiennent dans la deuxième galaxie est une image de la première galaxie à une époque où elle n'avait qu'un milliard d'années et où elle n'était qu'à 2 milliards d'années-lumière.
En cosmologie, quatre échelles de distance différentes sont généralement acceptées :
(1) Distance photométrique - DL
Dans un univers en expansion, les galaxies lointaines sont beaucoup plus difficiles à distinguer que l'on pourrait s'y attendre, car les photons de lumière sont étirés et déployés sur une vaste zone. C'est pourquoi il faut d'énormes télescopes pour voir des galaxies très lointaines. Les galaxies les plus éloignées visibles à travers le télescope spatial Hubble sont si faiblement visibles qu'elles semblent être à environ 350 milliards d'années-lumière, même si elles sont beaucoup plus proches.
L'échelle photométrique ne représente pas la distance réelle, mais elle est utilisée pour mesurer à quel point les galaxies sombres nous apparaissent.
(2) Distance de diamètre angulaire - DA
Dans l'univers en expansion, nous voyons des galaxies près du bord de l'univers visible lorsqu'elles étaient très jeunes, de l'ordre de 14 milliards d'années, car la lumière a mis environ 14 milliards d'années pour nous atteindre.
Cependant, les galaxies à cette époque n'étaient pas seulement jeunes, mais aussi situées beaucoup plus près de nous.
Les galaxies les plus subtiles visibles à travers le télescope spatial Hubble n'étaient qu'à quelques milliards d'années-lumière lorsque la lumière a été émise.
Cela signifie que les galaxies très éloignées semblent beaucoup plus grandes que ce à quoi on pourrait s'attendre, comme si elles se trouvaient à une distance d'environ 2 ou 3 milliards d'années-lumière de nous (bien qu'elles semblent également très, très faibles - voir « Distance photométrique »).
La distance du diamètre angulaire est un bon indicateur (en particulier dans une galaxie plate comme la nôtre) de la proximité d'une galaxie particulière avec nous lorsqu'elle émettait la lumière que nous voyons actuellement.
(3) Distance compagnon - CC
L'échelle de distance en mouvement s'élargit avec l'Univers. Cela nous donne une idée de l'emplacement actuel des galaxies, malgré le fait que nous observons une galaxie lointaine telle qu'elle était lorsqu'elle était beaucoup plus jeune et plus petite. À cette échelle, le bord le plus éloigné de l'univers visible est actuellement à 47 milliards d'années-lumière de nous, bien que les galaxies les plus éloignées visibles à travers le télescope spatial Hubble seraient à environ 32 milliards d'années-lumière.
La distance de compagnon est l'opposé de la distance de diamètre angulaire.
Cette distance montre où se trouvent les galaxies à l'heure actuelle, pas où elles étaient lorsqu'elles ont émis la lumière que nous voyons maintenant.
(4) Distance d'aberration - DT
La distance d'aberration désigne la période de temps pendant laquelle la lumière des galaxies lointaines nous parvient. C'est ce que l'on veut dire quand on dit que l'univers visible a un rayon de 14 milliards d'années-lumière.
Le sens de cette affirmation : l'âge de l'Univers est d'environ 14 milliards d'années, alors que la lumière des galaxies plus lointaines n'a pas eu le temps de nous atteindre.
La distance d'aberration est à la fois une mesure de temps et une mesure de distance. Le principal avantage de cette échelle est qu'elle nous donne une idée de l'âge de l'image d'une galaxie donnée que nous voyons à l'heure actuelle.
Pour de courtes distances (de l'ordre de 2 milliards d'années-lumière ou moins), les quatre échelles de distance sont alignées et se répètent, de sorte qu'il est beaucoup plus facile de déterminer les distances aux galaxies dans l'Univers local qui nous entoure.
Ci-dessous se trouvent les quatre échelles de distance superposées au décalage vers le rouge. Le décalage vers le rouge est une mesure de l'étirement de la lumière provoqué par l'expansion de l'univers : une galaxie avec un décalage vers le rouge élevé est située plus loin qu'une galaxie avec un décalage vers le rouge faible. Les galaxies les plus éloignées visibles à travers le télescope spatial Hubble ont un décalage vers le rouge de 10, tandis que les protogalaxies les plus éloignées de l'Univers ont probablement un décalage vers le rouge d'environ 15. La frontière de l'Univers visible a un décalage vers le rouge à l'infini. Par comparaison, un télescope portable typique ne peut pas voir les objets avec des décalages vers le rouge bien supérieurs à 0,1 (environ 1,3 milliard d'années-lumière).
La distance photométrique (DL) démontre pourquoi il est si difficile de voir les galaxies lointaines : une galaxie très jeune et lointaine avec un niveau de décalage vers le rouge de 15 semble être à 560 milliards d'années-lumière de nous, bien que la distance de diamètre angulaire (DA) montre que au moment où cette galaxie a émis de la lumière, que nous voyons maintenant, elle était en réalité de l'ordre de 2,2 milliards d'années-lumière. La distance d'aberration (DT) indique que la lumière d'une galaxie donnée a parcouru 13,6 milliards d'années depuis son émission jusqu'à nos jours. La distance comoving (DC) indique que la même galaxie aujourd'hui, si nous pouvions la voir, serait à 35 milliards d'années-lumière de nous.