Comme on le sait, l'expansion de l'Univers découverte par Hubble est très bien décrite dans le cadre d'un modèle d'Univers *homogène*. Mais on sait bien aussi que l'Univers est très loin d'être homogène à un certain niveau de détails.
En sciences un modèle est un peu comme un habit qui épouse la forme du corps sans jamais être identique au corps : un modèle épouse la réalité sans jamais complètement la décrire. Au contraire on demande à un modèle de ressembler juste ce qu'il faut à la partie de la réalité que l'on désire décrire. Ainsi la Terre ou les étoiles sont modélisées en première approximation par des sphères parfaites, etc.
Ainsi le modèle homogène d'Univers en expansion décrit seulement le comportement de l'Univers dans ses grandes lignes. A un certain niveau de détails ce modèle est incapable de décrire la formation des galaxies.
Donc la question devient: Quel est ce niveau au-dessous duquel l'expansion uniforme n'est plus respectée, et pourquoi ?
En termes simples l'explication standard va comme ceci : Si des "fluctuations primordiales" minimes de la densité de la matière se produisent (pour une raison à préciser, l'origine et la forme de ces fluctuations restant spéculatives), alors les contrastes de densité croissent au cours du temps, selon une loi calculable facilement pour des fluctuations de petites amplitudes, et très difficilement même par ordinateur quand les amplitudes des fluctuations deviennent grandes. D'abord il s'agit de fluctuations de petites tailles spatiales puis au cours de l'expansion ces tailles grandissent. Actuellement, les plus grandes structures ainsi formées font plusieurs centaines de megaparsec; elles sont elles-mêmes constituées des structures plus petites et plus denses telles les amas de galaxies et les galaxies. En résumé l'Univers à petite échelle est hiérarchisé, donc très différent du modèle d'Univers à grande échelle.
Les galaxies sont des systèmes liés par la gravitation, comme une roche est un système lié par des forces moléculaires. A priori il n'y a donc pas de raison que l'expansion universelle agisse à ce niveau, car la force dominante en jeu les rend déconnectés des autres parties de l'Univers. Pourtant on peut toujours douter et essayer de mesurer si les objets comme les galaxies ou le système solaire obéissent néanmoins à la loi de Hubble. Cette expansion serait minime : La constante de Hubble est de l'ordre de 60 (km/s)/Mpc dans les unités conventionnelles. Cette constante exprime un taux d'accélération, pour chaque Mpc supplémentaire la vitesse d'éloignement des galaxies croît de 60 km/s. Mais cette constante est aussi un taux d'expansion. En transformant les Mpc en km, et les secondes en année, cette constante exprime aussi que les objets pour lesquels la loi de Hubble s'applique croissent en taille de 0.06 milliardième par année.
Des mesures très précises ont été faites au niveau du laboratoire, de la Terre, de la distance Terre-Lune, et du système solaire. A ma connaissance aussi finement que l'on ait pu mesurer, il n'y a pas d'évidence pour une expansion systématique de type cosmologique dans les systèmes plus petits que les amas de galaxies.
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Cette réponse a été préparée par Daniel.Pfenniger@obs.unige.ch