4- Le début de l'univers
1- L’origine de l’univers
S’il est une question qui a généré des discussions parmi les scientifiques, c’est bien l’origine de l’univers.
A-t-il été créé ? Existe-t-il depuis un temps infini ? A-t-il au contraire un âge ?
En 1922, Alexandre Friedmann, un scientifique Russe propose une hypothèse à partir des équations d’Einstein, comme quoi l’univers pourrait être en expansion : il grandirait. Or, s’il grandit, c’est qu’à une époque, il a été plus petit, voir qu’il n’existait pas. L’Univers aurait donc un âge !
Cette hypothèse sera confirmée par Edwin Hubble en 1929, qui observe que les galaxies s’éloignent toutes de la Terre :
On peut imaginer cette situation comme un ballon qui gonflerai : augmentant la distance entre les galaxies, qui s’éloignent donc les unes des autres.
En calculant la vitesse d’expansion de l’univers, il était donc possible de retrouver le moment ou l’univers était infiniment petit, et où il a commencé à grandir :
Toute la matière de l’univers aurait alors été contenue dans un volume infiniment petit, et infiniment chaud. Le début de l’expansion aurait donc ressemblé à une énorme explosion : le Big Bang
Cette théorie a été confirmée en 1965 par l’observation du fond diffus cosmologique : une lumière datant du début de l’univers.
2- Le Big Bang et l’organisation de la matière
Au début de l’expansion, L’univers est extrêmement chaud, et la matière est une « soupe primordiale » : un mélange de particules serrées les unes contre les autres.
Au fur et à mesure que l’univers grandit, il se refroidit, permettant aux particules de s’associer les unes aux autres.
Après un millième de seconde, des particules appelées protons et neutrons commencent à se former. Au bout de 3 minutes seulement, la température a été divisée par un million, et descend en dessous d’un milliard de degrés Celsius. Les protons et neutrons commencent à s’assembler entre eux pour former des noyaux d’hélium et de lithium.
Il faudra ensuite 380 000 ans pour que la température diminue jusqu’à 10 000°C. Les électrons, négatifs, s’associent alors aux noyaux positifs pour former des atomes. L’univers se remplit alors de nuages de gaz, qui formeront plus tard des étoiles.
3- Le temps des étoiles
Le gaz présent dans l’univers va progressivement se regrouper, sous l’effet de la gravitation, pour former des zones de gaz plus denses : Les galaxies.
Au sein de ces galaxies, les nuages ont formés des nuages encore plus denses, qui se sont réchauffés, conduisant à la formation d’étoiles. Ces étoiles brûlent de l’hydrogène et de l’hélium lors de réactions nucléaires, qui conduisent à la formation de nouveaux noyaux, plus lourds (carbone, oxygène, métaux…)
Lorsque cette étoile finit par mourir, elle explose sous forme de Supernova, répandant ces atomes dans la galaxie. Cette matière finira de nouveau par s’agréger, donnant naissance à de nouvelles étoiles. Les atomes lourds pourront alors s’agréger, pour donner naissances aux planètes.
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