Le rayon de Hubble, la sphère de Hubble, le volume de Hubble ou l’horizon de Hubble est un horizon conceptuel définissant la frontière entre les particules qui se déplacent plus lentement et plus rapidement que la vitesse de la lumière par rapport à un observateur à un moment donné. Notez que cela ne signifie pas que la particule est inobservable ; la lumière du passé atteint et continuera d’atteindre l’observateur pendant un certain temps. De plus, et c’est plus important, dans les modèles d’expansion actuels, la lumière émise depuis le rayon de Hubble nous atteindra en un temps fini. On croit souvent à tort que la lumière émise depuis le rayon de Hubble ne pourra jamais nous atteindre. Dans les modèles supposant un H décroissant avec le temps (certains cas d’univers de Friedmann), alors que les particules du rayon de Hubble s’éloignent de nous à la vitesse de la lumière, le rayon de Hubble s’agrandit avec le temps, de sorte que la lumière émise vers nous par une particule du rayon de Hubble se trouvera à l’intérieur du rayon de Hubble quelque temps plus tard. Dans de tels modèles, seule la lumière émise depuis l’horizon des événements cosmiques ou plus loin ne nous atteindra jamais en un temps fini.

La vitesse de Hubble d’un objet est donnée par la loi de Hubble,

v = x H {\displaystyle v=xH}

.

Remplacer v {\displaystyle v}

par la vitesse de la lumière c {\displaystyle c}

et résoudre la distance propre x {\textstyle x}

nous obtenons le rayon de la sphère de Hubble comme r HS ( t ) = c H ( t ) {\displaystyle r_{\text{HS}}(t)={\frac {c}{H(t)}}

.

Dans un univers en constante accélération, si deux particules sont séparées par une distance supérieure au rayon de Hubble, elles ne peuvent plus se parler à partir de maintenant (comme elles sont maintenant, pas comme elles ont été dans le passé), Cependant, si elles sont à l’extérieur de l’horizon des particules de l’autre, elles auraient pu ne jamais communiquer. Selon la forme d’expansion de l’univers, elles pourront peut-être échanger des informations dans le futur. Aujourd’hui,

r HS ( t 0 ) = c H 0 {\displaystyle r_{\text{HS}}(t_{0})={\frac {c}{H_{0}}}}}.

,

ce qui donne un horizon de Hubble de quelque 4,1 gigaparsecs. Cet horizon n’est pas vraiment une taille physique, mais il est souvent utilisé comme échelle de longueur utile, car la plupart des tailles physiques en cosmologie peuvent être écrites en termes de ces facteurs.

On peut également définir un horizon de Hubble mobile en divisant simplement le rayon de Hubble par le facteur d’échelle

r HS , c o m o v i n g ( t ) = c a ( t ) H ( t ) {\displaystyle r_{{\text{HS}},\mathrm {comoving}}. }(t)={\frac {c}{a(t)H(t)}}