Origine : Théorie du big-bang (grand boum) Enoncée en 1948 par George Gamow (savant russe né à Odessa, et naturalisé Américain, 1904-1968), vulgarisée en 1978 par Steven Weinberg (Américain né en 1933), dans les Trois Premières Minutes de l'Univers : l'Univers actuel serait issu d'une énorme explosion, le big-bang, survenue il y a environ 15 milliards d'années [cf. Théorie de l'atome primitif de l'abbé belge Georges Lemaître. En extrapolant les résultats obtenus en étudiant des collisions de particules, on a pu retracer ainsi l'histoire des premiers instants de l'Univers. On ne sait pas encore ce qui s'est passé lors du big-bang (temps de Planck) à moins de 10-43 seconde après : aucune théorie ne permet actuellement d'envisager le comportement de la matière à la température d'alors [plus de 1032 K (kelvin)]. L'Univers primitif est une «soupe» de particules s'agitant en tous sens à des vitesses proches de celle de la lumière. Au gré d'incessantes collisions, certaines particules s'annihilent, d'autres apparaissent. Pendant l'ère radiative primordiale à haute température, toutes les particules et antiparticules sont présentes en nombre à peu près égal : photons, neutrinos, quarks, autres leptons, autres bosons d'interaction. Au début des années 1980, Alan Guth (Américain né en 1947) et Andreï Linde (Soviétique, né en 1948) estiment que l'Univers se serait brutalement dilaté d'un facteur 1050 (son volume étant ainsi multiplié par 10150) entre 10-35 et 10-32 secondes après le big-bang (concept d'inflation cosmique). 10-6 secondes après (température 1013 K) : premières particules lourdes, protons et neutrons apparaissent grâce à l'association de triplets de quarks. Puis, les leptons prolifèrent. 1 seconde après (température 1010 K) : protons et neutrons commencent à se combiner pour former du deutérium, mais l'énergie des photons est encore suffisante pour briser ces premiers nucléons. Trois minutes après (température 106 K) : les photons deviennent incapables de briser les liaisons nucléaires. L'Univers commence à fabriquer des noyaux atomiques légers : lithium, hydrogène, hélium. Le télescope Hubble a permis de découvrir en 1994 la présence d'hélium dans la constellation de la Baleine, à 13 milliards d'années-lumière. 15 minutes après, cette nucléosynthèse primordiale s'achève, l'Univers continue à se dilater et à se refroidir, il passe du violet au jaune puis à l'orange et au rouge, restant encore opaque, l'espace foisonnant de particules chargées interagissant avec les photons avant que ceux-ci ne puissent se propager sur de grandes distances. 300 000 à 400 000 ans après (température inférieure à 3 000 K), la matière et le rayonnement se découplent, l'Univers devient transparent. Début de l'ère de la matière Environ 1 milliard d'années après, les premières galaxies se forment. L'Univers, en s'étendant, s'est progressivement refroidi. Il reste comme trace de l'explosion initiale un rayonnement radioélectrique «fossile» à une température résiduelle de 3 K. Les mesures du satellite Cobe, publiées le 23 avril 1992, confirment la théorie du big-bang en révélant les microvariations de cette température résultant logiquement de l'inhomogénéité de l'Univers primitif, et prouvent que des grandes structures de matière ont pu se constituer pour former des galaxies primitives. Certaines observations suggèrent l'existence d'hyperamas encore plus vastes que les superamas ; néanmoins, à une échelle supérieure au milliard d'années-lumière, il semble que l'Univers soit bien homogène. En 1948, George Gamow avait prédit l'existence de ce rayonnement fossile qu'il évaluait à 7 K. En 1955, Emile Le Roux l'avait détecté au laboratoire de radioastronomie de l'Ecole normale supérieure à l'aide d'antennes de radars allemands récupérés après la guerre. Dans les années 1950, des travaux théoriques, menés sous l'impulsion de Gamow, ont montré que ce rayonnement ne doit plus avoir aujourd'hui qu'une température de 2,72 K (- 270 oC). En 1964-65, Arno Penzias (Amér., né 26-4-1933) et Robert Wilson (Américain, né en 1936) tentèrent dans les laboratoires Bell de mesurer le bruit radio dû à la Voie lactée et découvrirent un signal constant ne venant d'aucune source particulière («bruit de fond du ciel»). Appelé rayonnement à 3 K (Kelvin), c'est la cendre fossile des feux du big-bang. Evolution future de l'Univers Trois scénarios sont envisagés selon la densité de la matière présente dans le cosmos : 1) L'expansion ne cessera jamais, mais elle se poursuivra soit à une vitesse qui augmentera toujours, soit à une vitesse qui diminuera toujours. 2) L'expansion se ralentira. 3) Une phase de contraction surviendra, ramenant l'Univers dans un état extrêmement dense. On passera de l'hypothèse 1 à l'hypothèse 3 selon que la vitesse d'expansion est suffisante ou non, vis-à-vis des masses en jeu, pour une libération gravitationnelle. D'après certaines expériences, il se pourrait que le neutrino, particule surabondante dans l'Univers, possède une masse infime. La densité de matière serait alors suffisante pour ralentir l'expansion, la stopper et engendrer une phase de contraction de l'Univers. Selon certains astrophysiciens, l'énergie initiale aurait donné naissance à des quantités égales de matière et d'antimatière qui se seraient regroupées dans deux régions différentes. L'Univers actuel serait, donc, formé symétriquement de matière et d'antimatière. On ne connaît que de façon imprécise la densité de matière de l'Univers. Celle-ci pourrait être suffisante pour ralentir, voire stopper, l'expansion s'il existe la matière noire. Mais certains astrophysiciens n'admettent pas l'idée d'une singularité initiale, d'où les théories de l'Univers stationnaire, sans commencement ni fin. Selon la plus connue, celle de la création continue [Hermann Bondi (Britannique, 1919-2005), Thomas Gold (Britannique, 1920-2004), Fred Hoyle (Britannique, 1915-2001), bien que les galaxies ne cessent de se disperser dans l'espace, la densité de matière de l'Univers resterait constante grâce à la création continue de nouveaux atomes. Cette théorie est maintenant abandonnée, même si Fred Hoyle avec Jayant Narlikar (Inde, né en 1938) et Geoffrey Burbridge (Britannique, né en 1925), toujours opposés au big-bang, ont proposé, depuis 1993, une nouvelle version de la théorie (dite de l'état quasi stationnaire), selon laquelle l'expansion de l'espace n'est pas le signe d'un état singulier originel, mais constitue une expansion éternelle. Si les phénomènes physiques sont universels, pourquoi l'explosion originelle ne le serait-elle pas aussi ? Chaque explosion serait créatrice d'espace (d'où sa dilatation constatée), mais aussi de matière (ce qui rend compte de la densité constante supposée). La grande explosion originelle est, donc, remplacée par une infinité de petites explosions créatrices localisées. Selon la théorie de la création, malgré l'évolution observée à l'échelle des étoiles ou des planètes, l'histoire de l'Univers dans son ensemble n'est qu'un éternel recommencement. L'état quasi stationnaire explique l'origine du rayonnement cosmique de fond comme étant la trace laissée par d'anciens cycles d'oscillations d'étoiles... (Fin)
