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Le
Big Bang
Qu'est-ce
que l'univers ?
Tu
dois essayer de t'imaginer l'univers comme quelque chose de vraiment
gigantesque, plus grand que tout ce que tu connais, même plus grand
que ce que tu peux imaginer ! Même les chercheurs qui étudient ce
sujet tous les jours ont du mal à comprendre à quoi ressemble
l'univers. On l'imagine souvent comme une sorte d'immense ballon
rempli de galaxies mais un ballon qui n'aurait pas de paroi, pas de
centre et rien autour de lui, pas d'extérieur... Ca tout le monde
le dit, mais en réalité personne ne comprend exactement à quoi
ça ressemble... Tu as vu comme moi que l'univers contient des
planètes, des étoiles, des galaxies, des quasars, des trous noirs
et peut-être même des extraterrestres, mais ce n'est pas
certain...
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L'univers
contient aussi beaucoup de particules, du gaz et des poussières qui se promènent au hasard
dans l'espace. Certains éléments sont issus de la formation de l'univers
mais d'autres ont été éjectés par des étoiles au moment de leur
explosion en supernova.
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Des
milliers de galaxies à perte de vue ! Quelle que soit la direction
dans laquelle on regarde, et quel que soit le
grossissement ou la distance, à 400 millions
d'années-lumière comme ci-dessus (amas d'Hercule)
ou à 8 milliards d'années-lumières comme
ci-dessous (amas MS1054-03), on découvre encore et
toujours des galaxies... La plupart se rassemblent dans des superamas. Le ciel en est
rempli ! |
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Aussi
loin que l'on regarde dans l'univers avec un grand télescope, on voit
des galaxies, et encore des galaxies. Quelle que soit la direction
dans laquelle on regarde et quel que soit le grossissement, on voit des
galaxies par milliers, comme si l'univers
était homogène et illimité...
Les
astronomes ont découvert des galaxies à plus de 10 milliards
d'années-lumières et pensent qu'il en existe encore beaucoup
plus éloignées. Récemment en effet, certains physiciens ont
estimé que le rayon de l'univers mesurait
a.l.,
un 1 suivi de mille milliards de zéros ! Tout cet espace est
probablement rempli de galaxies
Mais
tu vas peut-être me demander à quoi ça sert d'avoir un univers
si grand si de toute façon on n'a pas les moyens ni le temps pour
aller l'explorer ? Tu as raison, et bien personne n'en sait rien !
L'univers existe, un point c'est tout. Qui l'a fait et pourquoi ?
Comme personne ne le sait, certains disent que c'est Dieu
mais personne n'en sait rien non plus. Alors les astronomes ont
essayé de comprendre comment l'univers est apparu, s'il y a eu un
début où s'il a toujours été là, comment il évolue et s'il
va ou non disparaître un jour.
En
1929, l'astronome américain Edwin Hubble découvrit que toutes
les galaxies s'éloignaient les unes des autres, parfois à plus de 1000
km/s (3.6 millions de km/h) ! Tout d'abord on pensa qu'elles
s'écartaient toutes de la Voie Lactée. Mais on ne comprenait pas pourquoi
elles nous fuyaient toutes. En fait c'était une illusion
d'optique car en réalité c'est l'univers qui est
en expansion et grandit continuellement. Les galaxies ne font que
suivre ce mouvement comme des pastilles collées sur un ballon qui
gonflerait continuellement.
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Puis,
en 1965, grâce aux radiotélescopes, les astronomes ont découvert que
l'univers n'était pas tout à fait froid et qu'il restait un tout petit
peu de chaleur dans l'espace. Sa température est de +2.73 K soit
-270.42°C. C'est évidemment très froid mais c'est un tout petit peu
plus chaud que le 0° absolu (0 K) qui est de -273.15°C. D'après les calculs
et des expériences de laboratoire, l'univers s'est refroidi au cours
du temps et devait présenter une température atteignant plusieurs millions de milliards de degrés il y a
environ 15 milliards d'années ! Mais quel
phénomène a provoqué cette chaleur et pourquoi l'univers continue-t-il
de grandir ? On dirait qu'il y eut une explosion...
La
naissance de l'univers
Après
beaucoup de calculs et d'expériences faites dans des laboratoires de physique, on a découvert
qu'au commencement des temps, l'univers était tout petit,
tellement petit qu'il était invisible au microscope mais il contenait
déjà toute l'énergie de l'univers. Au début de l'univers, il n'existait donc pas encore de
galaxie, ni d'étoile, ni de planète et aucun atome, pas même de gaz,
rien. Tout l'univers tenait dans un volume des milliards de fois plus
petit qu'un atome, super chaud et super dense et contenant uniquement de
l'énergie. Ca devait ressembler à une sorte de lumière mais dont
l'énergie était tellement élevée qu'elle tuerait n'importe qui en une
seconde, un peu comme des rayons X ou gamma mais plus intense encore.
Il fallait en fait toute cette énergie car c'est elle qui s'est
transformée par la suite et donna naissance
à tous les atomes, toute la matière et tout la lumière qu'on observe
aujourd'hui dans l'univers.

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Le
Big Bang. Clique sur les images de gauche et du
centre pour lancer les animations. |
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Au
commencement donc, tout
d'un coup, on pense qu'il y eut un sursaut d'énergie, comme une vague
plus importante que les autres. Elle donna naissance à
notre univers au cours d'un phénomène qui ressemble à une explosion et
qu'on appelle le Big Bang. Cette
énergie était tellement importante qu'elle créa la matière qui donna
par la suite naissance à tous
les astres que tu vois dans l'univers ! Au début il n'y avait que des
atomes. Mais avec le temps, ils se sont lentement associés pour former du gaz, le gaz a
formé des
étoiles, les étoiles se sont rassemblées en galaxies, etc.
Pendant
quelques centaines de milliers d'années, l'univers n'était pas sombre,
mais au contraire très lumineux en raison de l'énergie omniprésente. Puis, lorsqu'il fut suffisamment
vaste et refroidit, il est
devenu transparent, comme on l'observe aujourd'hui, c'est-à-dire noir.
Mais au début il n'y avait pas encore d'étoiles ni de galaxies.
Ensuite,
les premiers nuages de gaz ont donné naissance aux étoiles et aux
galaxies. Au bout de 10 milliards d'années, le Soleil est né dans un nuage de gaz
dans l'une de ces
galaxies, la Voie Lactée. La Terre, la Lune et les autres planètes se
sont formées ensuite et lorsque la Terre
fut assez froide, environ 800000 ans plus tard, la vie s'y est développée.
Il fallut attendre près de 4 milliards d'années pour que l'homme apparaisse, puis
un jour tes parents sont nés et te voilà ! Ainsi, depuis le début de
l'univers il s'est écoulé environ 15 milliards
d'années...

La
mort de l'univers
Enfin,
il reste une dernière question : comment l'univers finira-t-il ? On sait
maintenant qu'il a débuté tout petit et très chaud et qu'il est
aujourd'hui presque froid et gigantesque, comme un ballon qui aurait
gonflé démesurément. Bon,
heureusement l'univers ne peut sans doute pas éclater comme un
ballon, mais comme lui il peut se dégonfler !
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Que
va-t-il se produire dans quelques milliards d'années ? L'univers va-t-il continuer à enfler
ou au contraire va-t-il se dégonfler, faire marche arrière pour se
contracter et revenir au début ?
Etant donné que personne ne
peut venir du futur pour nous expliquer ce qui va se passer, les astronomes ont
fait des calculs pour essayer de répondre à cette question. Ils ont
également essayé de mesurer l'univers pour connaître sa forme. Malheureusement
il y a plusieurs réponses et personne ne sait aujourd'hui laquelle est la
bonne !
Si
l'univers contient beaucoup de matière par exemple, sous l'effet de la
gravitation l'expansion peut ralentir puis s'arrêter et l'univers
pourrait faire marche arrière, redevenir tout petit avant que les
étoiles et les galaxies soient absorbées par les trous noir et
disparaissent définitivement comme le montre l'animation présentée à droite. Mais
il ne le fera certainement pas avant plusieurs dizaines voire des
centaines de milliards
d'années. Actuellement on n'a observé aucun amas de galaxies ralentir
mais c'est un phénomène très très lent que l'on ne peut pas détecter au cours
d'une vie humaine.
En
revanche, si l'univers contient très peu de matière, l'expansion va
continuer très longtemps, peut être indéfiniment. Dans ce
cas, l'univers va progressivement se refroidir, toutes les étoiles vont s'éteindre
et mourir et il ne restera que des trous noirs (voir La
vie et la mort des étoiles) dont la température sera au début inférieure à celle de l'espace. Au bout de plusieurs milliards de
milliards d'années, les trous noirs vont capturer tous les
astres qui restent encore dans l'univers et vont devenir de plus en plus massifs et volumineux. Pour finir, lorsque
les trous noirs seront plus chauds que l'espace, un peu au-dessus de
-273.15°C,
ils vont s'évaporer et
disparaître dans une explosion de lumière.
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Lorsque l'univers sera parvenu à la température
du zéro absolu soit -273.15°C, à ce moment là il n'y aura plus rien du tout dans
l'univers à part quelques particules élémentaires. Il fera noir et
froid, il n'y aura plus aucune réaction
chimique ou physique, l'univers sera mort...
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Il
est mort, l'univers |
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Dans
un trillion de trillion de trillon de siècles (1050
ans), tous les astres auront disparus et
seul le rayonnement continuera à se propager dans
l'univers. L'univers contiendra uniquement des photons, des
neutrinos et des trous noirs.
Lorsque la température de l'univers sera égale à
celle des trous noirs, vers -273.15°C, ceux-ci s'évaporeront en libérant toute l'énergie qu'ils
contiennent. Ca fera un formidable feu d'artifice !
Malheureusement, il n'y aura plus personne pour le
voir...
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Pourquoi
l'univers ?
Lorsque
l'univers et nous tous serons morts, alors il restera une question en
suspend : pourquoi l'univers a-t-il été créé ? La réponse n'est pas
dans les livres ni sur Internet...
Toutefois,
si tu as une idée de la réponse, peut-être aimerais-tu devenir
astronome ou physicien(ne) pour tenter de répondre aux nombreuses
questions qui restent sans réponse et essayer de comprendre comment
l'univers s'est-il formé et dans quel but ? Je t'invite donc à lire le dernier chapitre de
ce dossier consacré au métier d'astronome ainsi qu'à ceux de l'espace.
Prochain
chapitre
Les
astronomes d'hier et d'aujourd'hui
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