Dans un univers en expansion, le concept de distance devient ambigu pour des objets lointains.
Pour des objets proches il n’y a pas de difficulté à définir des distances. Dire que « la galaxie d’Andromède est à 2,2 millions d’années lumière de nous » a un sens : si nous envoyons aujourd’hui un signal vers cette galaxie, il sera reçu là bas dans 2,2 millions d’années, et le signal aura parcouru environ 22 milliards de milliards de kilomères (une année lumière correspond à la distance parcourue par la lumière en un an, soit environ dix mille milliards de kilomètres). La galaxie d’Andromède n’est certes pas immobile par rapport à nous : notre Voie Lactée et elle sont en orbite l’une autour de l’autre. Néanmoins, leur vitesse relative est faible : quelques centaines de kilomètres par seconde tout au plus. Ainsi, le temps d’envoyer un signal vers cette galaxie, leur distance aura certes varié mais très peu en regard à la distance qui les sépare.
La situation change drastiquement quand on considère des objets très lointains. En effet, le temps qu’un signal envoyé par ces objets nous parvienne, leur distance peut considérablement changer. Dire « tel quasar est situé à 15 milliards d’années lumière de nous » n’a aucun sens. Connaissant son redshift (que l’on sait mesurer très précisément), on peut, même si cela est difficile, dire combien de temps sa lumière a mis pour parvenir jusqu’à nous aujourd’hui (15 milliards d’années par exemple) 
. Mais cela ne veut pas dire que la distance qui nous séparait alors du quasar était de 15 milliards d’années lumières, ni que la distance qui nous en sépare aujourd’hui est de 15 milliards d’années lumière. En réalité, la distance qui nous en sépare aujourd’hui est d’environ 50 milliards d’années lumière, alors que la distance qui nous en séparait à l’époque où il a émis la lumière que nous recevons aujourd’hui était de quelques centaines de millions d’années lumière.
C’est là un des paradoxes qui apparaissent dans les univers en expansion : plus la lumière d’un objet distant a mis de temps à nous parvenir (donc plus il est loin de nous aujourd’hui), plus la distance qui nous séparait de cet objet quand il a émis la lumière que nous recevons aujourd’hui était faible ! La raison est que à cette époque là, si la lumière se rapprochait de nous de 300 000 kilomètres par seconde, la distance séparant cette lumière de nous croissait plus rapidement encore du fait de l’expansion qui était alors très rapide. C’est un peu comme si quelqu’un prenait un tapis roulant à contre sens : si la tapis recule plus vite que la personne n’avance, celle-ci continue à reculer au final. Ce n’est que quand la vitesse du tapis se réduit que la personne peut commencer à avancer. Il en est de même dans un univers en expansion : tant que l’expansion est trop rapide, la lumière peut très bien ne pas aller « assez vite » pour être capable de se rapprocher d’un observateur quand celui-ci est trop loin.
Pour en savoir plus, voir l’article d’approfondissement Les distances dans un univers en expansion.
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