Astronomie

Le big bang et notre univers en expansion

Le big bang et notre univers en expansion

Le télescope Hubble peut voir la lumière du big bang. Ma question est de savoir si notre univers est en expansion, ce qui ferait en sorte que tout ce qui se trouve devant notre système solaire soit dans le futur ? Et Hubble peut-il également voir devant notre système solaire et la grande lumière se termine-t-elle derrière notre système solaire ?


Il y a quelques malentendus ici. Prenons-en un à la fois :

Le télescope Hubble peut voir la lumière du big bang.

Le télescope spatial Hubble (HST) ne voit pas réellement la lumière du Big Bang. HST dispose de plusieurs instruments à bord, à la fois pour l'imagerie et la spectroscopie, mais ils fonctionnent tous dans la gamme de longueurs d'onde infrarouge, optique (c'est-à-dire "visible pour l'homme") et ultraviolette. Lorsque vous mentionnez "la lumière du Bing Bang", je suppose que vous pensez au rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMB), qui est la lumière émise 380 000 après le Big Bang. C'est "le plus proche" que nous puissions (encore) obtenir du Big Bang. HST est incapable de détecter les micro-ondes ; à la place, nous avons d'autres télescopes pour cela, le plus récent étant Planck.

Ma question est la suivante : si notre univers est en expansion, cela ferait en sorte que tout ce qui se trouve devant notre système solaire soit dans le futur ?

L'expansion de l'Univers est l'un des concepts les plus difficiles à appréhender. Mais tout d'abord, Big Bang n'était pas une explosion, projetant de la matière vers l'extérieur depuis un point central dans un Univers par ailleurs vide. Les galaxies, en moyenne, ne voyagent pas beaucoup à travers espace. Au contraire, ils reposent relativement immobiles dans l'espace, mais l'espace lui-même s'étend. Les distances entre les galaxies augmentent tout le temps, et auparavant, avant la formation des galaxies, la distance entre les atomes et les autres particules augmentait. Une analogie souvent utilisée - que vous ne devriez pas aller trop loin - est un ballon avec des points peints. Les points sont fixés sur sa surface, et lorsque vous le faites exploser, les distances entre les points augmentent malgré le fait que les points soient toujours fixés.

Deuxièmement, votre question semble confondre l'espace et le temps. Même si l'expansion était une explosion, nous voyagerions dans l'espace, et oui, on pourrait dire que nous voyageons aussi dans le temps, mais dire que l'avenir est "tout devant notre système solaire" n'a pas vraiment de sens ( pour moi, du moins). Ce qu'il y a devant vous lorsque vous voyagez dans l'espace, c'est juste plus d'espace ; vous pouvez le regarder avant d'y arriver, mais cela ne veut pas dire que vous regardez vers l'avenir (en fait vous regardez vers le passé, puisque la lumière que vous détectez avec vos yeux a passé un certain temps à voyager vers vous).

Et Hubble peut-il aussi voir devant notre système solaire

Cela dépend de ce que vous entendez par "à venir". Il peut certainement voir des choses dehors le système solaire. Le système solaire se compose d'une étoile et de ses satellites (planètes, comètes, astéroïdes, etc.) sur les quelques centaines de milliards qui composent la galaxie que nous appelons la Voie lactée. Notre Galaxie n'est elle-même qu'une des quelques centaines de milliards - et très probablement une infinité - de galaxies qui flottent dans notre Univers. Et oui, HST peut en voir beaucoup. Mais si par "en avant" vous voulez dire "dans le futur", alors la réponse est non.

et le bang big light se termine-t-il derrière notre système solaire ?

Comme mentionné ci-dessus, la lumière du Big Bang - ou le CMB - a été émise peu de temps après le Big Bang. Cela signifie qu'il a voyagé pendant 13,8 milliards d'années dans l'espace. La lumière parcourt une année-lumière par an, mais comme l'Univers est en expansion, la distance parcourue par le CMB est de Suite plus de 13,8 milliards d'années-lumière ; en fait, c'est quelque 46 milliards d'années-lumière. C'est la "chose" la plus éloignée que nous puissions voir, bien au-delà du système solaire qui, à titre de comparaison, est de l'ordre d'une année-lumière.


La 1ère microseconde du Big Bang

Comment était l'univers juste après le Big Bang ? Les cosmologistes sondent la physique fondamentale au cours de cette première période à l'aide d'accélérateurs de particules. Le plus grand au monde est le Grand collisionneur de hadrons du CERN, un tunnel de 27 km de circonférence, profondément souterrain sous la frontière de la France et de la Suisse. Le 31 mai 2021, des chercheurs ont déclaré avoir utilisé le Large Hadron Collider pour étudier un type spécifique de plasma présent pendant le premier millionième de seconde, c'est-à-dire la première microseconde, ou 0,00001 seconde du Big Bang. Ils ont dit que ce plasma était le première affaire être toujours présent dans notre univers. Et, disaient-ils, il avait propriétés de type liquide.

La revue à comité de lecture Physique Lettres B a publié ce nouvel ouvrage en ligne pour son numéro du 10 juillet 2021. You Zhou, avec son étudiante Zuzana Moravcova, tous deux à l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague, a interprété l'œuvre.

Plasma quark-gluon

Les plasmas sont parfois appelés un quatrième état de la matière après les solides, les liquides et les gaz. Le plasma du premier univers est appelé plasma quark-gluon (QGP).

Les chercheurs modernes pensent qu'il était présent dans la première 0,00001 seconde du Big Bang.

Imaginez donc l'état de la matière dans notre univers en expansion actuel. Ensuite, faites tourner le film à l'envers dans votre esprit, en imaginant que toutes les galaxies se rapprochent de plus en plus au fur et à mesure que nous regardons dans le temps. Vous pourriez voir que, pendant la première microseconde du Big Bang, tout ce que nous savons a été écrasé dans un volume incroyablement petit.

Et peut-être verrez-vous aussi que ces premières microsecondes de notre univers étaient incroyablement chaudes et denses. C'est à cette époque que l'on trouve le plasma quark-gluon. La vidéo ci-dessous, de Don Lincoln du Fermilab, en dit plus sur ce plasma particulier.

Continuez à lire pour savoir ce que les scientifiques de l'Institut Niels Bohr ont appris à ce sujet.

La 1ère microseconde de notre univers

Le plasma quark-gluon (QGP) présent dans la première 0,00001 seconde du Big Bang n'est pas resté longtemps. Après ces premiers instants, il a disparu à mesure que l'univers s'étendait, devenant moins chaud et moins dense. C'est un triomphe de la science moderne que les scientifiques puissent étudier la physique de ce plasma à l'aide du grand collisionneur de hadrons. Le physicien des particules You Zhou a expliqué :

Nous avons étudié une substance appelée plasma de quarks et de gluons qui était la seule matière qui existait pendant la première microseconde du Big Bang. Nos résultats nous racontent une histoire unique de la façon dont le plasma a évolué au début de l'univers.

Tout d'abord, le plasma composé de quarks et de gluons a été séparé par l'expansion à chaud de l'univers. Ensuite, les morceaux de quark se sont reformés en ce qu'on appelle des hadrons. Un hadron avec trois quarks produit un proton, qui fait partie [des noyaux des atomes].

Ces noyaux sont les blocs de construction qui constituent la Terre, nous-mêmes et l'univers qui nous entoure.

Il a expliqué comment le Grand collisionneur de hadrons du CERN a permis aux chercheurs de recréer cette première matière de l'histoire et de retracer ce qui lui est arrivé :

Le collisionneur brise les ions du plasma avec une grande vitesse, presque comme la vitesse de la lumière [186 000 miles par seconde, ou 300 000 km par seconde]. Cela nous permet de voir comment le QGP a évolué, passant de sa propre matière aux noyaux des atomes et aux éléments constitutifs de la vie.

Une forme liquide pour la matière première

Cette équipe de scientifiques a développé un algorithme qui a montré comment le QGP se développait au fur et à mesure que les microsecondes s'écoulaient et que l'univers dans son ensemble s'étendait. Leurs résultats ont montré que le QGP avait un forme liquide. Les scientifiques ont dit qu'il :

… se distingue des autres matières en changeant constamment de forme au fil du temps.

Pendant longtemps, les chercheurs ont pensé que le plasma était une forme de gaz, mais notre analyse confirme la dernière mesure d'étape, où le collisionneur de hadrons a montré que le QGP était fluide et avait une texture douce et lisse comme de l'eau.

Les nouveaux détails que nous fournissons sont que le plasma a changé de forme au fil du temps, ce qui est assez surprenant et différent de toute autre matière que nous connaissons et de ce à quoi nous nous attendions.

Il a commenté que, bien que ce nouveau travail puisse sembler être un petit détail, il rapproche les scientifiques de la résolution du puzzle du Big Bang et de la façon dont l'univers s'est développé au cours de sa première microseconde.

Le physicien des particules You Zhou. Image via l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague. Zuzana Moravcova est doctorante en physique expérimentale des particules à l'Institut Niels Bohr. Image via l'Université de Copenhague.

Bottom line: En utilisant les données produites par le Large Hadron Collider, les scientifiques disent que dans le Big Bang, le premier plasma de quark-gluon d'une microseconde a pris la forme d'un liquide.


Le big bang et notre univers en expansion - Astronomie

Pouvons-nous dire que le Big Bang est toujours en cours ? Je veux dire, l'expansion observée de l'Univers n'est-elle pas le Big Bang en action ? En d'autres termes, si nous dessinons des planètes, des étoiles, des galaxies, des systèmes stellaires sur un morceau de papier, puis écrasons la feuille en boule et la laissons, elle commencera lentement à se dérouler et cela se produira pendant un certain temps. Si nous sommes assez patients, nous pouvons voir la feuille de papier se déplier à nouveau, comme elle l'était au premier instant.

Depuis le big bang, notre univers s'est étendu. En fait, l'expansion continue à grande échelle de l'univers est l'un de nos meilleurs arguments pour expliquer pourquoi nous savons que notre univers a commencé à partir d'un très petit état dense.

Mais alors que nous continuons à voir d'autres galaxies s'éloigner de nous de plus en plus vite, notre propre galaxie de la Voie Lactée et toutes les étoiles, planètes, humains et boules de papier à l'intérieur sont liées par des forces locales bien plus fortes. Nos étoiles et nos planètes se maintiennent ensemble par gravité, alors alors que l'univers dans son ensemble continuera de croître à grande échelle, notre système solaire restera à la même taille. De même, les humains et le papier sont maintenus ensemble par des forces électromagnétiques. Alors pour répondre à ta question : un morceau de papier sur terre ne s'allonge pas avec le temps, pour voir les effets du big bang il faut observer des galaxies lointaines.

Merci pour votre excellente question, l'expansion de l'univers est une chose fascinante à penser car elle est si différente de notre vie quotidienne.


Le big bang et notre univers en expansion - Astronomie

Dans les chapitres précédents, nous avons exploré le contenu de l'univers (planètes, étoiles et galaxies) et appris comment ces objets changent avec le temps. Mais qu'en est-il de l'univers dans son ensemble ? Quel âge a-t-il? A quoi ressemblait-il au début ? Comment cela a-t-il changé depuis ? Quel sera son sort ?

La cosmologie est l'étude de l'univers dans son ensemble et fait l'objet de ce chapitre. L'histoire de la cosmologie observationnelle commence vraiment en 1929, lorsqu'Edwin Hubble a publié des observations de décalages vers le rouge et de distances pour un petit échantillon de galaxies et a montré le résultat alors révolutionnaire que nous vivons dans un univers en expansion, un univers qui, dans le passé, était plus dense, plus chaud et plus lisse. À partir de cette première découverte, les astronomes ont développé de nombreuses prédictions sur l'origine et l'évolution de l'univers, puis ont testé ces prédictions avec des observations. Dans ce chapitre, nous décrirons ce que nous savons déjà de l'histoire de notre univers dynamique et soulignerons certains des mystères qui demeurent.

Figure 1. Télescope spatial du futur : Ce dessin montre le télescope spatial James Webb, dont le lancement est actuellement prévu en 2018. Le pare-soleil argenté ombrage le miroir principal et les instruments scientifiques. Le miroir principal mesure 6,5 mètres (21 pieds) de diamètre. Avant et pendant le lancement, le miroir sera replié. Une fois le télescope placé sur son orbite, les contrôleurs au sol lui ordonneront de déplier les pétales du miroir. Pour voir des galaxies lointaines dont la lumière a été déplacée vers de longues longueurs d'onde, le télescope emportera plusieurs instruments pour prendre des images et des spectres infrarouges. (crédit : modification du travail par la NASA)


Comment les nombres relient univers à univers

Mais comment un univers passe-t-il à un autre ? Au cours des deux dernières années, j'ai essayé de répondre à cette question d'un point de vue mathématique rigoureux. J'applique des techniques mathématiques du domaine de la théorie de la régularisation dans le domaine de la mécanique céleste, et j'essaie de voir si un univers cyclique est même mathématiquement possible.

Ceci est fait en montrant que les équations définissant le Big Bang peuvent être réécrites de manière à avoir un sens au moment du Big Bang. Cela est nécessaire, car les équations définissant l'évolution de l'univers après le Big Bang, appelées équations de Friedmann, s'effondrent au Big Bang lui-même et n'ont aucun sens. [Le temps caché dans l'art d'Ed Belbruno (Photos)]

La théorie de la régularisation fournit un moyen de réécrire ces équations sous une nouvelle forme afin qu'elles puissent être définies au Big Bang. Si cela est fait correctement, cela fournit également un moyen de comprendre si la variation des paramètres définissant l'univers peut être décrite au Big Bang et à proximité à mesure que le temps varie. On dit alors que le Big Bang a été « régularisé ». Une fois cela fait, il est alors possible de déterminer s'il est mathématiquement possible qu'une transition d'un big crunch à un Big Bang se produise.

Le fonctionnement de la régularisation est le suivant : Les équations de Friedmann décrivent l'évolution de l'univers depuis le Big Bang au fil du temps. Ils sont obtenus à l'aide de la théorie de la relativité générale d'Einstein et donnent des valeurs qui décrivent l'évolution de plusieurs paramètres différents à mesure que le temps varie. Les variables incluent la variable de Hubble, qui décrit le taux de changement de l'échelle de l'univers, et "l'équation d'état", qui est le rapport de la pression et de la densité de l'univers.

Il y en a plusieurs autres, y compris la courbure de l'univers, qui mesure le degré auquel l'univers plie l'espace et le temps, et l'anisotropie, qui est une mesure de la non-uniformité de l'univers dans différentes directions. Bien qu'il existe plusieurs paramètres d'intérêt, les principaux pour mon analyse sont la variable de Hubble et l'équation d'état. C'est parce que je suis préoccupé par la façon dont l'univers se comporte au Big Bang et à proximité. La variable de Hubble est importante car elle est liée à l'échelle, ou la taille, de l'univers et à la façon dont cela varie. L'équation d'état est importante car elle donne les valeurs qu'elle doit avoir pour que la régularisation soit possible. Ces deux variables donnent une assez bonne image de ce qui se passe.


Comment fonctionne la théorie du Big Bang

Certains cosmologistes utilisent la théorie du big bang pour estimer l'âge de l'univers. Mais en raison des différentes techniques de mesure, tous les cosmologues ne sont pas d'accord sur l'âge réel. En fait, l'aire de répartition s'étend sur plus d'un milliard d'années !

La découverte que l'univers est en expansion a conduit à une autre question. S'étendra-t-il pour toujours ? Cela s'arrêtera-t-il ? va-t-il s'inverser ? Selon la théorie de la relativité générale, tout dépend de la quantité de matière dans l'univers.

Cela se résume à la gravité. La gravité est la force d'attraction entre les particules de matière. La quantité de force gravitationnelle qu'un corps exerce sur un autre dépend de la taille des deux objets et de la distance qui les sépare. S'il y a suffisamment de matière dans l'univers, la force de gravité finira par ralentir l'expansion et entraînera la contraction de l'univers. Les cosmologistes désigneraient cela comme un univers fermé avec courbure positive. Mais s'il n'y a pas assez de matière pour inverser l'expansion, l'univers s'étendra pour toujours. Un tel univers aurait soit pas de courbure ou alors courbure négative. Pour en savoir plus sur la courbure de l'univers, lisez "L'espace a-t-il une forme ?"

Si nous sommes dans un univers fermé, l'univers entier finira par se contracter et s'effondrer sur lui-même. Les cosmologistes appellent cela le gros craquement. Certains théorisent que notre univers n'est que le dernier d'une série d'univers générés dans un cycle d'expansion et de contraction de l'espace.

Selon la théorie du big bang, il n'y a pas de centre de l'univers. Chaque point de l'univers est le même que chaque autre point, sans emplacement centralisé. C'est difficile à imaginer, mais c'est une exigence pour un univers à la fois homogène et isotrope. De notre point de vue, il semble que tout dans l'univers s'éloigne de la manière suggérée par le big bang. Une théorie alternative est que la Terre elle-même est le centre de l'univers, ce qui expliquerait pourquoi tout le reste s'éloigne. Les cosmologistes rejettent cette théorie car il est extrêmement improbable que nous occupions le point central de l'univers entier.

Il y a aussi de très grandes questions que la théorie du big bang ne répond pas :

  • Que s'est-il passé avant le big bang ? Selon notre compréhension de la science, nous ne pouvons pas savoir. Les lois mêmes de la science s'effondrent à l'approche de t = 0 seconde. En fait, puisque la théorie de la relativité générale nous dit que l'espace et le temps sont couplés, le temps lui-même cesse d'exister. Puisque la réponse à cette question se situe en dehors des paramètres de ce que la science peut aborder, nous ne pouvons pas vraiment faire d'hypothèse à ce sujet.
  • Qu'y a-t-il au-delà de l'univers ? Encore une fois, c'est une question que la science ne peut pas aborder. C'est parce que nous ne pouvons pas observer ou mesurer quoi que ce soit qui se trouve en dehors des limites de l'univers. L'univers peut ou non s'étendre à l'intérieur d'une autre structure, mais il nous est impossible de le savoir de toute façon.
  • Quelle est la forme de l'univers ? Il existe de nombreuses théories sur la forme que pourrait avoir l'univers. Certains croient que l'univers est illimité et informe. D'autres pensent que l'univers est limité. La théorie du big bang n'aborde pas spécifiquement le problème.

Tout le monde n'adhère pas à la théorie du big bang. Pourquoi sont-ils en désaccord avec la théorie et quels sont certains des modèles alternatifs pour notre univers ? Lisez la suite pour voir ce que disent les sceptiques.


Big Bang, début de l'Univers

L'univers, tel que nous le voyons aujourd'hui, se développe à partir d'un événement théorique largement accepté dans l'espace-temps appelé le Big Bang qui s'est produit il y a environ 13,7 milliards d'années.

Nous avons observé que les amas de galaxies, y compris le nôtre, se sont éloignés les uns des autres. Une analogie courante appliquée à notre univers en expansion est celle d'un ballon tacheté qui explose. Au fur et à mesure que le ballon se dilate, la distance entre les taches augmente également. Cette distance accrue est évidemment et manifestement vraie lorsqu'elle est appliquée aux nombreux amas de galaxies de notre univers.

Nous regardons les galaxies s'éloigner de nous et nous croyons être stationnaires, cependant, ce n'est que notre vision relative de l'univers. Par exemple, une galaxie s'éloignant de nous à une vitesse de « x » km/s verrait notre galaxie s'éloigner d'elle-même à cette même vitesse. Certaines galaxies ne s'éloignent pas les unes des autres parce que leur gravité les maintient ensemble. Ce sont les groupes galactiques appelés « clusters ».

Si la vitesse d'une autre galaxie augmente par rapport à sa distance de notre propre Voie lactée, l'autre galaxie atteindra inévitablement la « vitesse de la lumière » et ne sera en effet plus observable. Cette distance, la limite de l'univers observable, n'est pas la fin de l'univers lui-même mais est supposée se situer quelque part dans la région de 15 à 20 milliards d'années-lumière, une distance que nous devons encore parcourir.

En 1929, Edwin Hubble, un astronome américain, a découvert que les galaxies tout autour de nous reculaient, car la lumière analysée de chaque galaxie était décalée vers le rouge (les raies d'absorption ont été décalées vers le côté rouge du spectre, un effet connu sous le nom d'effet Doppler, indiquant que les sources lumineuses s'éloignaient de notre galaxie). Edwin a émis l'hypothèse que plus la galaxie est éloignée, plus son retrait de la terre est rapide, ce qui est devenu connu sous le nom de constante de Hubble (Ho).

L'équation de la constante de Hubble (Ho = v/d) est de forme simple mais extrêmement difficile à spécifier car les chiffres sont largement inexacts (v est la vitesse radiale vers l'extérieur d'une galaxie, c'est-à-dire le mouvement de la galaxie à partir de notre ligne de mire, et d est la distance de cette galaxie à la Terre). Un résultat précis repose sur la précision des valeurs obtenues pour v et d (d est le plus difficile des deux car des marqueurs de distance fiables - tels que les étoiles variables et les supernovae - doivent être trouvés dans les galaxies pour déterminer leurs distances).

Même aujourd'hui, un chiffre exact pour la constante de Hubble ne peut pas être convenu. Deux équipes de chercheurs chargées de trouver la constante de Hubble ont des résultats contradictoires. La première équipe - associée à Allan Sandage des Carnegie Institutions - a obtenu une valeur de 57 km/sec/Mpc en utilisant des supernovae de type 1a. La deuxième équipe - associée à Wendy Freedman de la même Institution - a obtenu une valeur de

70 km/sec/Mpc en utilisant les Céphéides et le télescope spatial Hubble.

La structure de l'univers n'est pas entièrement connue. A-t-il des limites ? Stephen Hawking pense que l'univers est illimité mais de taille finie. On pourrait continuer à avancer dans une direction et finir par se retrouver au même endroit. Par analogie, si vous marchiez en ligne droite autour de la Terre, vous reviendrez éventuellement au même point où vous avez commencé.


Ressources associées

Conseils pour les professeurs de sciences travaillant avec des élèves autistes

Cette ressource a été développée et fournie par iSocial, l'Université du Missouri et le Thompson Center for Autism andNe.

La Voie lactée, la galaxie contenant notre système solaire, a un diamètre d'environ 100 000 années-lumière et environ 10 000 années-lumière.

L'eau peut-elle faire voler une fusée bouteille plus haut ?

Nous pensons que les fusées sont des inventions assez modernes, et elles le sont. L'Allemagne était la plaque tournante des premières fusées dans les années 1930.

Feuilles de travail sur les étoiles et les planètes

Eyewitness Workbook Stars &amp Planets est une exploration riche en activités du monde de l'espace et de l'astronomie.

Avant l'avènement du télescope spatial Hubble, les astronomes pouvaient décider si l'univers était de 10 ou 20 milliards.

La nouvelle planète a une masse 45 fois supérieure à celle de la Terre par Liz OlsonEn 2007, les scientifiques ont annoncé avoir trouvé cinq planètes environ.


Le big bang et notre univers en expansion - Astronomie

Kruesi, L. “Cosmologie : 5 choses que vous devez savoir.” Astronomie (Mai 2007) : 28. Cinq questions que les étudiants posent souvent et comment les cosmologistes modernes y répondent.

Kruesi, L. “Comment Planck a redéfini l'univers.” Astronomie (Octobre 2013) : 28. Bonne revue de ce que cette mission spatiale nous a appris sur le CMB et l'univers.

Lineweaver, C. & Davis, T. “Idées fausses sur le Big Bang.” Scientifique américain (Mars 2005): 36. Quelques idées de base sur la cosmologie moderne clarifiées, en utilisant la relativité générale.

Nadis, S. “Sizing Up Inflation.” Sky & Télescope (Novembre 2005) : 32. Belle revue de l'origine et variantes modernes de l'idée inflationniste.

Nadis, S. “Comment nous pourrions voir un autre univers.” Astronomie (Juin 2009): 24. Sur les idées modernes sur les multivers et comment de telles bulles d'espace-temps pourraient entrer en collision.

Nadis, S. "Le nouveau visage de Dark Energy : comment les étoiles explosives changent notre point de vue". Astronomie (Juillet 2012) : 45. À propos de notre meilleure compréhension des complexités des supernovae de type Ia.

Naze, Y. “Le prêtre, l'univers et le Big Bang.” Astronomie (novembre 2007) : 40. Sur la vie et l'œuvre de Georges Lemaître.

Panek, R. “Passer du côté obscur.” Sky & Télescope (Février 2009): 22. Une histoire des observations et des théories sur l'énergie noire.

Pendrick, D. “Le Big Bang est-il en difficulté ?” Astronomie (Avril 2009) : 48. Cet article au titre sensationnel est en réalité plus un examen rapide de la façon dont les idées et les observations modernes étoffent l'hypothèse du Big Bang (et soulèvent des questions.)

Reddy, F. “Comment l'univers finira-t-il.” Astronomie (Septembre 2014) : 38. Brève discussion sur les scénarios futurs locaux et généraux.

Riess, A. et Turner, M. “L'univers en expansion : du ralentissement à l'accélération.” Scientifique américain (Septembre 2008) : 62.

Turner, M. “L'origine de l'univers.” Scientifique américain (Septembre 2009): 36. Une introduction à la cosmologie moderne.

Sites Internet

Introduction à la cosmologie : l'astrophysicien de Caltech Sean Carroll propose un site non technique avec de brefs aperçus de nombreux sujets clés de la cosmologie moderne.

Cosmologie quotidienne : un site Web éducatif des observatoires Carnegie avec une chronologie des découvertes cosmologiques, des documents de référence et des activités.

Quelle est la taille de l'univers ? : Un essai clair d'un astronome réputé Brent Tully résume quelques idées clés de la cosmologie et introduit la notion d'accélération de l'univers.

Univers 101 : Mission WMAP Introduction à l'Univers : Introduction concise de la NASA sur les idées cosmologiques de l'équipe de la mission WMAP.

Projet Cosmic Times : James Lochner et Barbara Mattson ont compilé une riche ressource de l'histoire de la cosmologie du XXe siècle sous la forme de reportages sur des événements clés, du Goddard Space Flight Center de la NASA.

Vidéos

Le jour où nous avons trouvé l'univers : l'éminente écrivaine scientifique Marcia Bartusiak discute du travail de Hubble et de la découverte de l'expansion du cosmos, l'une des conférences de la nuit de l'observatoire au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (53:46).

Images of the Infant Universe : conférence publique de Lloyd Knox sur les dernières découvertes sur le CMB et ce qu'elles signifient pour la cosmologie (1:16:00).

Runaway Universe : Conférence publique de Roger Blandford (Stanford Linear Accelerator Center) sur la découverte et la signification de l'accélération cosmique et de l'énergie noire (1:08:08).


Comment un Big Bang explosif pourrait-il être la naissance de notre univers ?

Une visualisation de minuscules fluctuations d'énergie dans l'univers primitif. Crédit : ESA, Collaboration Planck, CC BY

Comment un Big Bang a-t-il pu être le début de l'univers, puisque des explosions intenses détruisent tout ? – Tristan S., 8 ans, Newark, Delaware

Imaginez que vous êtes une pièce d'échecs parfaitement plate dans une partie d'échecs sur un échiquier parfaitement plat et gigantesque. Un jour, vous regardez autour de vous et vous demandez : Comment suis-je arrivé ici ? Comment l'échiquier est-il arrivé ici ? Comment tout cela a-t-il commencé? Vous sortez votre télescope et commencez à explorer votre univers, l'échiquier….

Que trouvez-vous? Votre univers, l'échiquier, s'agrandit. Et au fil du temps, encore plus grand ! Le tableau s'agrandit dans toutes les directions que vous pouvez voir. Pour autant que vous puissiez en juger, rien ne semble être à l'origine de cette expansion - cela semble simplement être la nature de l'échiquier.

Mais attendez une minute. S'il grossit et s'agrandit de plus en plus, cela signifie que dans le passé, il devait être de plus en plus petit et de plus en plus petit. A une certaine époque, il y a très, très longtemps, au tout début, il devait être si petit qu'il était infiniment petit.

Travaillons à partir de ce qui s'est passé alors. Au début de votre univers, l'échiquier était infiniment petit puis s'est agrandi, devenant de plus en plus gros jusqu'au jour où vous avez décidé de faire quelques observations sur la nature de votre univers d'échecs. Toutes les choses de l'univers – les petites particules qui vous composent et tout le reste – ont commencé très près les unes des autres, puis se sont éloignées les unes des autres au fil du temps.

Notre univers fonctionne exactement de la même manière. Lorsque des astronomes comme moi font des observations de galaxies lointaines, nous voyons qu'elles s'éloignent toutes. Il semble que notre univers a commencé très petit et n'a cessé de s'étendre depuis. En fait, les scientifiques savent maintenant que non seulement l'univers est en expansion, mais que la vitesse à laquelle il s'étend augmente. Cet effet mystérieux est causé par ce que les physiciens appellent l'énergie noire, bien que nous en sachions très peu d'autre à ce sujet.

Les astronomes observent également ce qu'on appelle le rayonnement de fond cosmique à micro-ondes. C'est un très faible niveau d'énergie qui existe dans tout l'espace. Grâce à ces mesures, nous savons que notre univers a 13,8 milliards d'années – bien plus vieux que les humains et environ trois fois plus vieux que la Terre.

Si les astronomes regardent en arrière jusqu'à l'événement qui a commencé notre univers, nous appelons cela le Big Bang.

Beaucoup de gens entendent le nom "Big Bang" et pensent à une explosion géante de trucs, comme une bombe qui explose. Mais le Big Bang n'était pas une explosion qui a détruit des choses. C'était le début de notre univers, le début à la fois de l'espace et du temps. Plutôt qu'une explosion, c'était une expansion très rapide, l'événement qui a commencé à faire grandir l'univers de plus en plus.

Cette expansion est différente d'une explosion, qui peut être causée par des réactions chimiques ou des impacts importants. Les explosions entraînent le transfert d'énergie d'un endroit à un autre, et généralement en grande quantité. Au lieu de cela, pendant le Big Bang, l'énergie s'est déplacée avec l'espace au fur et à mesure qu'elle s'étendait, se déplaçant sauvagement mais devenant plus étalée dans le temps puisque l'espace grandissait avec le temps.

De retour dans l'univers de l'échiquier, le "Big Bang" serait comme le début de tout. C'est le début du tableau qui s'agrandit.

Il est important de réaliser qu'"avant" le Big Bang, il n'y avait pas d'espace et il n'y avait pas de temps. Pour en revenir à l'analogie de l'échiquier, vous pouvez compter le temps sur l'horloge de jeu après le début, mais il n'y a pas de temps de jeu avant le début - l'horloge ne fonctionnait pas. Et, avant que le jeu ne commence, l'univers de l'échiquier n'existait pas et il n'y avait pas non plus d'espace sur l'échiquier. Il faut faire attention quand on dit "avant" dans ce contexte car le temps n'existait même pas jusqu'au Big Bang.

Vous devez également comprendre l'idée que l'univers ne s'étend "dans" rien, car pour autant que nous sachions, le Big Bang a été le début de l'espace et du temps. Déroutant, je sais !

Les astronomes ne savent pas ce qui a causé le Big Bang. Nous regardons simplement les observations et voyons que c'est ainsi que l'univers a commencé. Nous savons qu'il était extrêmement petit et qu'il est devenu plus grand, et nous savons que cela a commencé il y a 13,8 milliards d'années.

Qu'est-ce qui a commencé notre propre jeu d'échecs ? C'est l'une des questions les plus profondes que l'on puisse se poser.

Et puisque la curiosité n'a pas de limite d'âge, les adultes, dites-nous aussi ce que vous vous demandez. Nous ne pourrons pas répondre à toutes les questions, mais nous ferons de notre mieux.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


Voir la vidéo: LExpansion de lunivers (Juillet 2021).