L'espace
Accueil
Historique
Le programme Apollo
Le programme Ariane
La naissance de l'univers
Apollo 11 vu par la presse
Notre système solaire
De la glace sur la Lune ?
Smart-1
Les équipages de l'ISS
Le ciel sur votre ordinateur

Nous ne sommes pas sûrs de ce qui est à l'origine de notre univers, et nous ne le serons probablement jamais, mais nous pouvons formuler des hypothèses. La plus vraisemblable est celle du big-bang que voici :
Au XXe siècle, physiciens et astronomes ont réussi l'exploit d'appréhender l'ensemble du cosmos : ils se sont aperçus qu'il n'était ni immuable, ni éternel. L'Univers possède une histoire : il est apparu il y a environ 15 milliards d'années pendant un épisode qui a duré près de trois cent mille ans.
Commençons par un bref aperçu. Tout aurait commencé par un grand flash, une explosion titanesque de lumière, de matière et d'énergie. Cela aurait fait apparaître les particules élémentaires (comme les quarks ou les neutrinos). En interagissant dans des réactions complexes et fabuleuses, ces particules auraient formé les protons, les neutrons et les électrons. Les protons et les neutrons se seraient assemblés, formant les noyaux d'atomes d'hydrogène et d'hélium. Les électrons se seraient associés à ces noyaux pour former des atomes d'hydrogène et d'hélium. Enfin, par des réactions nucléaires telles que celles qui se déroulent dans le Soleil, les éléments chimiques se sont tous formés à partir de l'hydrogène et l'hélium.

Mais quel est ce grand flash dont tout est parti ? Il se situe dans un très court moment, le premier moment de l'univers, qui ne dure que 10-43 seconde, et que l'on a appelé l'ère de Planck. Pendant ce moment, toutes les grandeurs physiques comme le temps ou l'espace sont confondues et l'univers n'était qu'un unique atome d'énergie, indivisible, ultra-dense et ultra-chaud. A ce moment, les forces s'unifient. Des premières particules se créent sous l'effet d'une force primitive, incroyablement puissante.
L'expansion de l'univers commence. Ce n'est pas un mouvement dans un cadre fixe, mais c'est un mouvement général, une sorte de gonflement de l'univers, comme si on gonflait un ballon. En un seul coup, le « diamètre » de l'univers est multiplié par 1050 et son volume l'est donc de 10150. C'est alors que la force primitive se scinde en trois forces qui avec la gravité (présente avec la force primitive) forment les quatre forces fondamentales : gravité, interaction électrique, interaction forte et interaction faible. Dans le même temps, les particules primitives se désintègrent pour former les constituants fondamentaux de la matière : quarks, électrons, neutrinos.
Puis on arrive à l'instant 10-6 s. Les quarks s'assemblent et forment les atomes. C'est alors que la matière devient transparente, ce qui permettra 300 000 ans plus tard à la lumière de s'échapper et se disperser. Ensuite, ce mouvement extrêmement rapide se ralentit considérablement et il faudra des milliards d'années pour que les atomes s'assemblent pour former les planètes et les étoiles, puis la vie.

Ce scénario semble justifié par trois observations : d'une part l'expansion de l'univers est une réalité : elle a été découverte vers 1920 par Edwin Hubble qui a constaté que les galaxies s'éloignaient. D'autre part, les études montrent que l'hélium et l'hydrogène prédominent dans l'univers à 99 %. Enfin, on a découvert (par hasard) en 1964 le rayonnement radio. Il s'agit d'une sorte de bruit de fond de l'univers, qui serait le vestige de l'explosion originelle.
Ceci dit, ce qui s'est passé avant l'instant 10-43 s nous est encore inconnu. C'est justement ce qui nous empêche actuellement de définir le big-bang comme la réalité des faits.

Mais surtout, une grande question se pose, à propos de l'expansion de l'univers. Il existe deux théories possibles :
- Soit l'univers est infini. Dans ce cas, l'expansion durera éternellement. En conséquence, l'énergie en chaque point de l'univers diminuera (Une des lois fondamentales de la physique explique que l'énergie totale de l'univers est finie, déterminée, constante. Donc si l'univers grandit, l'énergie est de plus en plus répartie tout en restant dans la même quantité, ce qui fait qu'elle est plus faible en chaque point. C'est comme un ballon en plastique qu'on gonfle : plus on le gonfle, plus la couleur s'éclaircit). L'univers finira donc par être un gigantesque monde dont l'énergie en chaque point est presque nulle. Ce sera donc un univers mort, froid : la température descendra en approchant de plus en plus, mais sans jamais l'atteindre, le zéro absolu.
- Soit (c'est la théorie que je préfère) l'univers est fini. Autrement dit, l'expansion ne peut durer indéfiniment. Dans ce cas, l'univers finira par atteindre une taille critique. La conséquence sera qu'après avoir grandi, le phénomène va s'inverser : l'univers va rétrécir et se redensifier jusqu'à redevenir ce qu'il était avant l'instant 10-43 s. L'univers va finir comme il a commencé. Il y aura donc peut-être un nouveau big-bang. Et tout le processus va recommencer. Cette théorie nous amène à penser qu'avant l'univers, il y avait : l'univers. Notre univers ne serait qu'une version d'une infinité d'univers, qui se succèdent éternellement dans un cycle « big-bang, expansion, anti-expansion, anti-big-bang ».

Pour en savoir plus :
Les trois premières minutes de l'univers, Steven Weinberg, Le Seuil, 1978.
Dernières nouvelles du cosmos, Hubert Reeves, Le Seuil, 2002.

Pour choisir entre les deux théories ci-dessus, les physiciens cherchent la courbure de l'univers : les géométries non-euclidiennes nous apprennent que l'univers n'est pas plat mais courbé. Mais est-il en bosse en en creux ? La courbure est-elle négative ou positive ? En la mesurant, nous pourrions choisir un des deux modèles. Pour en savoir plus sur les géométries non-euclidiennes, cliquez ici : les géométries non-euclidiennes.