Cartographier le Big Bang

Ken Tapping, le 17 avril 2013

Dans le ciel, cette semaine…

  • Jupiter brille toujours dans la partie ouest du firmament après le coucher du Soleil.
  • Saturne apparaît vers 21 h.
  • La Lune entrera dans son premier quartier le 18 avril.

Dans les années 1930, le jésuite, chanoine et physicien Georges Lemaître formula l’hypothèse que nous vivions dans un Univers en expansion qui, à un moment quelconque dans le passé, existait sous la forme d’un amas très petit, très chaud et très dense. Cet objet se dilata subitement, donnant naissance à l’Univers tel qu’on le connaît aujourd’hui. Georges Lemaître fut le premier à théoriser que l’Univers poursuit son expansion, bien que la plupart des ouvrages modernes attribuent cette affirmation à Edwin Hubble.

Le début de cette expansion, événement désormais largement connu sous le sobriquet de « Big Bang », est survenu il y a un peu moins de 14 milliards d’années. L’embryon de l’Univers était alors incroyablement chaud et dense, si chaud et si dense qu’il était totalement opaque à la lumière, aux ondes radio et à toutes les autres formes de rayonnement électromagnétique. S’il avait été possible de le visiter et d’en revenir vivant, celui qui l’aurait fait se serait vu complètement entouré d’une vive lueur, uniforme et sans aucune particularité.

Environ 380 000 années après le Big Bang, l’Univers s’était suffisamment dilaté et refroidi pour que se forment les atomes. Il devint alors transparent, laissant la lumière et les autres ondes électromagnétiques se propager librement. Le rayonnement libéré à cette époque demeure de nos jours si bien qu’on peut l’observer. On l’appelle le « rayonnement fossile du cosmos » ou « fond diffus cosmique » (FDC). Il a été découvert en 1964 par Arno Penzias et Robert Wilson, découverte qui trouva confirmation en 1989 grâce à la sonde COBE (pour COsmic Background Explorer).

Toutefois, la même sonde révéla aussi que certaines parties du FDC étaient légèrement plus chaudes que d’autres, preuve que la matière avait commencé à se structurer, bref que l’Univers avait cessé d’être « informe et vide ». Cette constatation suscita la construction de la sonde WMAP (pour Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), qui fut lancée en 2001 et produisit des cartes nettement plus précises des premiers soubresauts de la genèse des étoiles et des galaxies. Malheureusement, les observations de cette sonde n’étaient pas encore assez précises pour qu’on vérifie diverses hypothèses sur ce qui s’était passé. C’est pourquoi la sonde Planck fut lancée en 2009. Le plus sensible de tous, cet instrument trace des cartes beaucoup plus détaillées du FDC. En voici quelques résultats : l’Univers a 13,796 milliards d’années; 4,9 % de la matière qu’il renferme est baryonique, c’est-à-dire ce dont nous sommes faits; la matière noire constitue 26,8 % de l’Univers et l’énergie sombre, les 68,3 % restants. Les cartes laissent également croire que les premières galaxies et étoiles sont nées du va-et-vient de vaguelettes engendrées très tôt après le Big Bang.

Ces nouveaux résultats sont prodigieux. Cependant, un peu comme un retour de flamme, le plus palpitant est qu’ils ne diffèrent que très peu de ceux obtenus antérieurement. Ils révèlent que nous apprenons vraiment des choses valables et scientifiquement utiles sur ce qui s’avère sans doute la période la plus fascinante de l’histoire de l’Univers. De toute évidence, nous ne saurons jamais tout sur ce qui s’est passé il y a 13,796 milliards d’années, mais ce que l’on a appris jusqu’ici est assez fantastique.

Autrefois, on pensait qu’il n’y avait que la Terre; on sait maintenant qu’une multitude d’autres mondes existent. Naguère, on croyait qu’il n’y avait pas d’autres galaxies que la nôtre; aujourd’hui, leur nombre est incommensurable. Vivons-nous dans le seul Univers?

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

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