Le Big Bang et l'origine de tout

Comment l'univers a-t-il commencé? C'est une question que les scientifiques et les philosophes ont réfléchie à travers l'histoire en regardant le ciel étoilé au-dessus. C'est le travail de l'astronomie et de l'astrophysique d'apporter une réponse. Cependant, ce n'est pas facile à aborder.

Les premières lueurs majeures d'une réponse sont venues du ciel en 1964. C'est à ce moment-là que les astronomes Arno Penzias et Robert Wilson ont découvert un signal micro-ondes enfoui dans les données qu'ils prenaient pour rechercher les signaux qui rebondissaient des satellites de ballon Echo. Ils ont supposé à l'époque qu'il s'agissait simplement de bruits indésirables et ont tenté de filtrer le signal.

Cependant, il s'avère que ce qu'ils ont détecté venait d'un moment peu de temps après le début de l'univers. Même s'ils ne le savaient pas à l'époque, ils avaient découvert Fond de micro-ondes cosmique (CMB). Le CMB avait été prédit par une théorie appelée le Big Bang, qui suggérait que l'univers commençait comme un point densément chaud dans l'espace et se développait soudainement vers l'extérieur. La découverte des deux hommes a été la première preuve de cet événement primordial.

Qu'est-ce qui a commencé la naissance de l'univers? Selon la physique, l'univers est né d'une singularité - un terme que les physiciens utilisent pour décrire des régions de l'espace qui défient les lois de la physique. Ils connaissent très peu les singularités, mais on sait que de telles régions existent dans les noyaux de trous noirs. C'est une région où toute la masse engloutie par un trou noir se serre en un point minuscule, infiniment massif, mais aussi très, très petit. Imaginez entasser la Terre dans quelque chose de la taille d'un point précis. Une singularité serait plus petite.

Cela ne veut pas dire que l'univers a commencé comme un trou noir, cependant. Une telle hypothèse soulèverait la question de quelque chose avant le Big Bang, qui est assez spéculatif. Par définition, rien n'existait avant le début, mais ce fait crée plus de questions que de réponses. Par exemple, si rien n'existait avant le Big Bang, qu'est-ce qui a créé la singularité en premier lieu? C'est une question "perverse" que les astrophysiciens tentent toujours de comprendre.

Cependant, une fois la singularité créée (quelle qu'elle soit), les physiciens ont une bonne idée de ce qui s'est passé ensuite. L'univers était dans un état chaud et dense et a commencé à se développer grâce à un processus appelé inflation. Il est passé de très petit et très dense à un état très chaud. Ensuite, il s'est refroidi en se dilatant. Ce processus est maintenant appelé Big Bang, un terme inventé pour la première fois par Sir Fred Hoyle lors d'une émission de radio de la British Broadcasting Corporation (BBC) en 1950.

Bien que le terme implique une sorte d'explosion, il n'y avait vraiment pas d'éclat ni de détonation. C'était vraiment l'expansion rapide de l'espace et du temps. Pensez-y comme faire exploser un ballon: lorsque quelqu'un souffle de l'air, l'extérieur du ballon se dilate vers l'extérieur.

L'univers très précoce (à un moment quelques fractions de seconde après le début du Big Bang) n'était pas lié par les lois de la physique telles que nous les connaissons aujourd'hui. Donc, personne ne peut prédire avec une grande précision à quoi ressemblait l'univers à cette époque. Pourtant, les scientifiques avoir pu construire une représentation approximative de l'évolution de l'univers.

Tout d'abord, l'univers infantile était initialement si chaud et dense que même particules élémentaires tels que les protons et les neutrons ne pouvaient pas exister. Au lieu de cela, différents types de matière (appelé matière et anti-matière) sont entrés en collision, créant une énergie pure. Alors que l'univers commençait à se refroidir pendant les premières minutes, des protons et des neutrons ont commencé à se former. Lentement, les protons, les neutrons et les électrons se sont réunis pour former de l'hydrogène et de petites quantités d'hélium. Au cours des milliards d'années qui ont suivi, des étoiles, des planètes et des galaxies se sont formées pour créer l'univers actuel.

Revenons donc à Penzias et Wilson et au CMB. Ce qu'ils ont trouvé (et pour lequel ils ont gagné un prix Nobel), est souvent décrit comme «l'écho» du Big Bang. Elle a laissé une signature d'elle-même, tout comme un écho entendu dans un canyon représente une «signature» du son d'origine. La différence est qu'au lieu d'un écho audible, l'indice du Big Bang est une signature thermique dans tout l'espace. Cette signature a été spécifiquement étudiée par le vaisseau spatial Cosmic Background Explorer (COBE) et le Sonde d'anisotropie à micro-ondes de Wilkinson (WMAP). Leurs données fournissent la preuve la plus claire de l'événement de naissance cosmique.

Tandis que le Big Bang la théorie est le modèle le plus largement accepté qui explique les origines de l'univers et est soutenu par tous la preuve d'observation, il existe d'autres modèles qui utilisent la même preuve pour dire un peu différent récit.

Certains théoriciens soutiennent que la théorie du Big Bang est basée sur une fausse prémisse - que l'univers est construit sur un espace-temps en constante expansion. Ils suggèrent un univers statique, ce qui était initialement prévu par la théorie d'Einstein de relativité générale. La théorie d'Einstein n'a été modifiée que plus tard pour s'adapter à la façon dont l'univers semble se développer. Et, l'expansion est une grande partie de l'histoire, d'autant plus qu'elle implique l'existence de énergie noire. Enfin, un recalcul de la masse de l'univers semble soutenir la théorie des événements du Big Bang.

Bien que notre compréhension des événements réels soit encore incomplète, les données du CMB contribuent à façonner les théories qui expliquent la naissance du cosmos. Sans le Big Bang, aucune étoile, galaxie, planète ou vie ne pourrait exister.

• Le Big Bang est le nom donné à l'événement de naissance de l'univers.
• On pense que le Big Bang s'est produit lorsque quelque chose a déclenché l'expansion d'une petite singularité, il y a environ 13,8 milliards d'années.
• La lumière de peu de temps après le Big Bang est détectable sous forme de rayonnement micro-ondes cosmique (CMB). Il représente la lumière d'une époque où l'univers nouveau-né s'éclairait quelque 380 000 ans après le Big Bang.

• "Le Big Bang." NASA, NASA, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• "Les origines de l'univers." National Geographic, National Geographic, 24 avril 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

Mis à jour et édité par Carolyn Collins Petersen.