Le Big-Bang

La question de la création du monde

La question de la création du monde a toujours été une préoccupation des hommes, au moins depuis l’antiquité. Une seule grande exception, c’est le bouddhisme qui considère que savoir ce qui s’est passé au début n’est pas important et que la priorité c’est de bien se comporter maintenant.

Pour les 3 grandes religions (juive, chrétienne et musulmane), le monde a été créé à partir de rien par Dieu.

Pour certains, le monde a toujours existé, au moins sous forme de matière plus ou moins chaotique.

La science moderne propose une théorie connue sous le nom de Big-Bang. Ce n’est pas une théorie de la création mais une théorie de l’évolution du monde depuis son origine.

L’expansion de l’univers

N’imaginez pas le Big-Bang et l’expansion de l’univers comme une explosion et les galaxies des projections à partir du lieu de l’explosion.

Imaginez plutôt l’univers comme une toile élastique tendue à l’horizontal avec des cailloux parsemés dessus. On est plusieurs et on tire de toutes part en même temps sur la toile. La distance entre les pierres va s’agrandir, l’univers va être de plus en plus grand mais les pierres n’auront pas changé de dimensions. L’expansion de l’Univers c’est ça a l’échelle de l’espace-temps de la relativité.

Théorie du Big-Bang

La théorie du Big-Bang, c’est l’histoire de l’évolution de l’univers.

L’évolution de l’univers se décompose en plusieurs phases comme le montre la figure ci-dessous.

La théorie du Big-Bang part d’une soupe initiale constituée de particules de matière et d’antimatière. Elle est homogène et isotrope (La même dans toutes les directions). Cette soupe est très dense et très chaude. Dans cette soupe, les lois de la relativité ne sont plus valables. A ce moment, le temps n’est plus une notion pertinente. De ce fait, il est impossible actuellement de donner une durée pour cette première phase de l’Univers (On l’appelle l’ère de Planck). Dans cette phase les photons (grains de lumière), sont émis par les électrons et se recombine immédiatement. Aucune lumière ne sort de cette soupe.

Inflation cosmique

Apres l’ère de Planck se produit soudain une brutale expansion de l’univers que l’on nomme l’inflation cosmique. Elle se produit en une fraction de seconde. Son origine est mal connues mais semble le résultat de phénomènes quantiques. Cette inflation réduit la température et la densité de l’univers.

Synthèse des noyaux d’atome

Suite à l’inflation cosmique, un déséquilibre entre la matière et l’antimatière au profit de la matière. Les particules s’assemblent et finissent par donner naissance à des noyaux d’atome principalement d’hydrogène et d’hélium. 

C’est une période courte de l’ordre de 3 minutes.

A la fin de cette phase les photons émis par les électrons ont moins de chance de se recombiner immédiatement et peuvent ainsi se propager sur de plus grandes distances

Synthèse des atomes

Cette phase va durer 380 000 ans et verra la synthèse de tous les atomes de la matière qui commence progressivement à fixer les électrons et permettrons de libérer les photons et donc de diffuser la lumière dans tout l’univers. C’est cette première lumière que l’on appelle « le fond diffus cosmologique ». Nous verrons plus tard que ce fond est encore visible de nos jours.

Création de l’univers actuel

Pendant cette période qui débute 380 000 ans après le Big-Bang et dure depuis 13,4 milliards d’années. Suite aux inhomogénéités crée pendant l’inflation cosmique, les atomes se concentres en unités plus grandes et donnent naissance à des quasars, des étoiles et des galaxies en concentrant progressivement la matière (Gaz et poussières) sous l’effet des champs gravitationnels.

Notre système solaire quant à lui date de 8 milliards d’années.

Et avant le Big-Bang ?

La science actuelle a déjà du mal à s’imaginer la soupe initiale et ce qui se passe dans les premières secondes après le Big-Bang, elle n’a pas de réponse sur ce qui s’est passé avant.

Les théories de phases successives de concentration expansion ne sont pas communément admises.

Et l’avenir de l’Univers?

Jusques 1998, l’expansion de l’univers était considère comme au pire constant ou mieux en décroissance. Ceci permettait d’imaginer 2 scénarios :

Le Big Freeze : l’univers continu son expansion et fini par se désintégrer en petites particule et les lumières s’éteignent. C’est dans 1 million de milliards d’années, vous avez le temps et ce n’est pas le scénario privilégié.

Le Big-Crunch :

Il est possible, dans certaines conditions, que l’expansion s’inverse et que l’Univers se contracte jusqu’à un état "final" dense et chaud. Il est possible que ce scénario soit cyclique. Avec les découvertes actuelles sur l’accélération de l’expansion, ce scénario est peu crédible ou très lointain.

Le Big-Rip :

Dans ce scénario, le taux d’expansion de l’univers augmentera de façon illimitée. La vitesse deviendra si grande que les galaxies, les astres et même les molécules, les atomes et les noyaux se déchireront. C’est le scénario le plus probable actuellement. Je vous rassure ont est très loin des vitesses de déchirement.

Et comment on vérifie tout ça?

Comme souvent en science quand les mesures directes ne sont pas possibles, on émet des hypothèses, on tire des conséquences de ces hypothèses et si ces conséquences sont suffisamment vérifiées, on en déduit que nos hypothèses sont justes. C’est la seule chose que l’on puisse faire avec l’univers.

Un corps chaud émet de la lumière à une fréquence qui dépend de sa température. Comme au moment du Big-Bang la température était très élevée, il reste, 13,8 milliards d’années plus tard, de la lumière de cette époque qui n’est pas encore arrivée jusqu’à nous.Cette lumiere vient des régions les plus éloignées de notre univers. En 1964, des scientifiques ont mis en évidence l’existence de cette lumière (Ils ont eu le Nobel en 1978 pour cela)

Le scénario alternatif est celui des religions qui pensent que le monde a été créé en une fois et qu’il est figé depuis ce temps. Ceci a même induit une erreur dans la théorie présentée par Einstein. Il avait vu que si sa théorie était vraie, l’univers serait en expansion. Il a donc artificiellement introduit un paramètre dans ses équations pour compenser cette expansion étant convaincu que l’univers était stable. Comme quoi même les grands hommes arrivent a se faire influencer par les charlatans.