Qu'est-ce que le Big Bang ?

Qu'est-ce que le Big Bang ?

Sans accès à une machine à remonter le temps, nous ne pouvons pas retourner voir comment l'univers a commencé. Cependant, cela ne signifie pas que les scientifiques sont désemparés. Les physiciens n'ont pas besoin d'une machine à remonter le temps - ils ont des mathématiques. En fait, avec un poste de radio analogique, vous pouvez aussi entendre les échos des débuts de notre univers, la théorie de l'expansion que nous appelons le Big Bang.



Comment le Big Bang a obtenu son nom

théories Big Bang gremlin / Getty Images

Malgré son nom, le Big Bang n'était pas une explosion. Au lieu de cela, c'était le changement rapide d'un minuscule point de matière en un univers vaste et en expansion. Avant le Big Bang, il n'y avait pas d'univers dans lequel une explosion puisse se produire. Le Big Bang a littéralement formé l'espace au fur et à mesure qu'il s'est produit. La question évidente est de savoir dans quoi l'univers s'étend-il ? Plus à ce sujet plus tard. Le terme original pour la théorie était une origine primitive ou singulière et a été proposé par Georges Lemaîtrein en 1931. L'idée principale opposée s'appelait le modèle d'état stable, dont les partisans croyaient que l'univers n'avait pas de commencement mais remontait dans le temps éternellement. Le physicien Fred Hoyle a soutenu le modèle de régime permanent. Le 28 mars 1949, Hoyle a donné une interview dans laquelle il a qualifié l'origine de la singularité de « cette idée du big bang », la qualifiant plus tard d'irrationnelle. Néanmoins, le nom est resté.

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Qui a travaillé ça ?

Modèle Big Bang Bryan Bedder / Getty Images

Le modèle final du Big Bang a été construit par différents scientifiques au fil des décennies. Chaque fois que les physiciens ont travaillé sur leur théorie, ils ont élargi la compréhension. Après que Georges Lemaîtrein a publié ses idées en 1931, les modèles mathématiques ont été améliorés par Roger Penrose, Stephen Hawking et George F. R. Ellis en 1968 et 1970. Au cours des années 1970 jusqu'aux années 1990, les caractéristiques du modèle du Big Bang se caractérisaient. Puis, en 1981, Alan Guth a fait une percée. Il s'est rendu compte qu'il y avait eu une période d'expansion rapide dans l'univers primitif qu'il a appelé l'inflation. Puis, dans les années 1990, les progrès de la technologie des télescopes ont permis aux physiciens de mesurer avec précision le cosmos et de trouver les derniers éléments de preuve pour le modèle du Big Bang, et ont fait la découverte inattendue que l'expansion de l'univers s'accélère.





Preuve du Big Bang

Espace Big Bang

Il existe quatre éléments de preuve parfois appelés « piliers » qui prouvent le modèle du Big Bang. Expansion de l'univers. En utilisant de puissants télescopes, les scientifiques peuvent voir que tout s'éloigne de nous. Cela ne signifie pas que nous sommes au centre de l'univers - cela signifie que l'espace lui-même est en expansion. Par conséquent, nous savons qu'il était autrefois plus petit, et cela prend en charge le modèle Big Bang Micro-ondes cosmiques Les micro-ondes sont un type de rayonnement. Plusieurs études ont prouvé que les micro-ondes cosmiques existent d'une manière qui soutient la théorie selon laquelle l'univers a commencé comme un petit point de matière et a gonflé en taille. L'image ci-dessus est une image de l'univers primitif et des micro-ondes cosmiques.

Plus de preuves du Big Bang

formation de galaxie Big Bang NASA / Getty Images

Nucléosynthèse des éléments Lorsque le cosmos était nouveau, il était principalement composé d'hydrogène, d'hélium et d'autres éléments légers. Des éléments plus lourds se sont ensuite formés à l'intérieur des étoiles. Les équations basées sur le modèle du Big Bang prédisent les quantités d'éléments légers avec une telle précision que les scientifiques y voient une preuve que la théorie est correcte. Formation de galaxies Les galaxies sont des spirales d'étoiles. Notre système solaire est au bord de la Voie lactée que vous pouvez voir les nuits claires - c'est le centre le plus dense de notre galaxie. En utilisant de puissants télescopes, les scientifiques peuvent voir si loin qu'ils remontent le temps, car la lumière met du temps à voyager. Nous avons des preuves photographiques que les premières galaxies semblaient différentes, ce qui signifie que le modèle à l'état stationnaire de l'univers est faux.

Ces quatre piliers de preuves sont la preuve la plus importante que notre univers a commencé comme un petit point extrêmement dense qui s'est rapidement étendu.

Première seconde du Big Bang

L'univers du Big Bang duncan1890 / Getty Images

Il y a 13,7 milliards d'années, l'univers a commencé. Les premiers instants ont des noms scientifiques pour décrire ce qui s'est passé. Chaque section est très brève. Le premier était ;

  • Epoque Planck de zéro seconde à 10-43 secondes. Il s'agit d'une méthode abrégée pour afficher 0,000000000000000000000000000000000000000000001 secondes. En ce moment, l'univers est une minuscule spécification de température et de masse extrêmes.
  • Époque de la Grande Unification jusqu'à 10-36 secondes. La gravité et les particules élémentaires se forment.
  • Époque d'inflation jusqu'à 10-32 secondes. Une expansion rapide où l'univers passe d'une zone minuscule plus petite qu'un point à la taille d'une pomme.
  • Epoque électrofaible jusqu'à 10-12 secondes. Des particules comme le boson de Higgs se forment.
  • Époque des quarks jusqu'à 10-6 secondes. Les particules de quark entrent en collision et beaucoup sont détruites, mais une personne sur deux milliards survit.
  • Epoque Hadron jusqu'à 1 seconde. L'univers s'est refroidi à un billion de degrés Celsius. Des protons et des neutrons se forment.

L'univers grandit et se refroidit

Extension du Big Bang 7io / Getty Images

Au cours des prochaines étapes, l'univers continue de s'étendre et de se refroidir. De 1 seconde à 20 minutes, la température de l'univers diminue à 1 milliard de degrés Celsius. L'univers s'est refroidi parce qu'il grandissait parce que les particules s'éloignaient les unes des autres. A cette température, les protons et les neutrons se combinent pour former les premiers atomes des éléments légers. Les éléments primaires sont encore les plus courants dans l'univers aujourd'hui : l'hydrogène, l'hélium et le lithium.

Après 300 000 ans, l'univers était à 3 000 degrés. Beaucoup plus chaud qu'aujourd'hui qui est de moins 240 degrés. L'ère suivante est l'âge des ténèbres qui a duré 150 millions d'années. Il n'y a pas d'étoiles, mais il y a des protons. Les particules de protons produisent le rayonnement cosmique que les scientifiques peuvent voir aujourd'hui. Si vous syntonisez une radio sur une fréquence sans station, environ 1% de la statique que vous entendez est ce rayonnement.

Formation d'étoiles et de galaxies

Les étoiles du Big Bang mgallar / Getty Images

Jusqu'à 300 millions d'années après la formation du cosmos, il n'y avait pas de lumière parce qu'il n'y avait pas d'étoiles. Les étoiles se sont formées de 300 à 500 millions d'années après le Big Bang et continuent de se former jusqu'à aujourd'hui. Avant les étoiles, le cosmos était un mélange d'hydrogène et d'autres gaz légers. Les atomes n'étaient pas uniformément répartis. Au fil du temps, la gravité a rapproché les atomes les uns des autres. Une fois qu'il y avait une concentration suffisamment élevée d'hydrogène, la chaleur de l'hydrogène étroitement emballé a déclenché la fusion nucléaire qui a fait des étoiles. Les étoiles se sont rapprochées par gravité et ont formé de simples galaxies de forme ovale.

Les premières étoiles étaient 100 fois plus grosses que notre soleil et n'ont pas duré longtemps. Quand ils ont explosé en tant que supernova, des éléments plus lourds, y compris du carbone, ont été créés. Cela a rendu les nuages ​​de matière plus denses. La matière a été affectée par la gravité, la faisant bouger et tourner.



Forme des planètes et des systèmes solaires

Les planètes du Big Bang aventtr / Getty Images

Huit milliards et demi d'années après le Big Bang, il y avait suffisamment de matière et d'éléments plus lourds pour former des planètes. Tout comme la formation des étoiles, la gravité a rapproché les atomes d'éléments plus lourds jusqu'à ce que la chaleur créée par la densité des particules déclenche des réactions nucléaires. Plutôt que de produire de la lumière en brûlant de l'hydrogène, les éléments les plus lourds se sont joints et ont formé des planètes rocheuses et des planètes géantes gazeuses. Toutes les planètes se sont formées autour d'une étoile, et la force de gravité fait tourner les planètes et orbite autour de l'étoile.

L'univers est toujours en expansion

La théorie du Big Bang pixelparticule / Getty Images

Bien que l'expansion de l'univers ait été beaucoup plus rapide peu après le Big Bang, elle continue de s'étendre aujourd'hui. Les scientifiques pensaient autrefois que l'univers s'effondrerait sur lui-même, provoquant peut-être un nouveau Big Bang dans un cycle répété de création d'univers. Mais maintenant, les physiciens ont prouvé que cela n'arrivera pas. Au lieu de cela, l'univers s'étendra continuellement pour toujours. Dans un avenir lointain, l'univers se sera tellement étendu que chaque atome sera trop éloigné des autres pour que la gravité les affecte. Lorsque cela se produira, aucune nouvelle étoile ou planète ne pourra se former et l'univers deviendra froid et sombre.

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Ce que la science ne sait pas encore

Big Bang

Bien que les scientifiques aient une compréhension détaillée des premiers instants et de l'évolution de notre univers, il existe encore des zones d'incertitude. L'un des plus grands mystères est ce qui a formé la singularité qui a conduit au Big Bang. Un autre est ce qui existait avant la formation de l'univers. Ces questions peuvent être sans réponse, mais il existe de nombreuses théories proposées par les physiciens théoriciens. Une théorie commune est qu'il existe plusieurs univers, chacun avec des lois de la physique légèrement différentes. Peut-être qu'avec d'autres recherches et études, nous découvrirons les réponses à ces mystères.