Big bang

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  • Publié le : 21 mars 2011
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Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans que cela préjuge de l’existence d’un « instant initial » ou d’un commencement à son histoire.
Cette phase marquant le début de l’expansion de l’univers, abusivement comparée à une explosion, a été désignée pour la premièrefois sous ce terme expressif de Big Bang par le physicien anglais Fred Hoyle. Hoyle lui-même proposait un autre modèle cosmologique, alors en concurrence avec le Big Bang, mais aujourd’hui abandonné, la théorie de l’état stationnaire, dans lequel l’univers n’a pas connu de phase dense et chaude. L’expression Big Bang est devenue le nom scientifique et vulgarisé de l’époque d’où est issu l’universtel que nous le connaissons.
Le concept général du Big Bang, à savoir que l’univers est en expansion et a été plus dense et plus chaud par le passé, doit sans doute être attribué au russe Alexandre Friedmann et au prêtre catholique belge Georges Lemaître qui respectivement en 1922 et 1927 décrivirent dans les grandes lignes l’expansion de l’univers, avant que celle-ci ne soit mise en évidence parEdwin Hubble en 1929. Son assise définitive ne fut cependant établie qu’en 1965 avec la découverte du fond diffus cosmologique, le « pâle écho lumineux du Big Bang » selon les termes de Georges Lemaître, qui attesta de façon définitive la réalité de l’époque dense et chaude de l’univers primordial.
Introduction

Selon le modèle du Big Bang, l’univers actuel a émergé d’un état extrêmement denseet chaud il y a un peu plus de 13 milliards et demi d’années.
La découverte de la relativité générale par Albert Einstein en 1915 marque le début de la cosmologie moderne.
Einstein ajoute implicitement une hypothèse qui paraît aujourd’hui nettement moins justifiée, celle que l’univers est statique, c’est-à-dire n’évolue pas avec le temps.. L’avenir lui donne tort, car dans les années 1920, EdwinHubble découvre la nature extragalactique de certaines « nébuleuses » (aujourd’hui appelées galaxies), puis leur éloignement de la Galaxie avec une vitesse proportionnelle à leur distance, c’est la loi de Hubble (Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus elle semble s'éloigner rapidement.) Dès lors, plus rien ne justifie l’hypothèse d’un univers statique postulée par Einstein.
Avantmême la découverte de Hubble, plusieurs physiciens dont Willem de Sitter, Georges Lemaître et Alexandre Friedmann découvrent d’autres solutions de la relativité générale décrivant un univers en expansion. Leurs modèles sont alors immédiatement acceptés dès la découverte de l’expansion de l’univers.
Big Bang ou état stationnaire ? [modifier]
La découverte de l’expansion de l’univers prouve quecelui-ci n’est pas statique, mais laisse place à plusieurs interprétations possibles :
* soit il y a conservation de la matière (hypothèse a priori la plus réaliste), et donc dilution de celle-ci dans le mouvement d’expansion, et dans ce cas l’univers était plus dense par le passé : c’est le Big Bang ;
* soit on peut imaginer à l’inverse que l’expansion s’accompagne d’une création (voired’une disparition) de matière. Dans ce cadre-là, l’hypothèse la plus esthétique est d’imaginer un phénomène de création continue de matière contrebalançant exactement sa dilution par l’expansion. Un tel univers serait alors stationnaire.
Dans un premier temps, c’est cette seconde hypothèse qui a été la plus populaire, bien que le phénomène de création de matière ne soit pas motivé par desconsidérations physiques. L’une des raisons de ce succès est que dans ce modèle, appelé théorie de l’état stationnaire, l’univers est éternel.
À l’inverse, dans l’hypothèse du Big Bang, l’univers a un âge fini, que l’on déduit directement de son taux d’expansion (voir équations de Friedmann). Dans les années 1940, le taux d’expansion de l’univers était très largement surestimé, ce qui conduisait à une...
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