PARTIE 1 : ORIGINE DE L'UNIVERS admin9815 6 février 2021 (0) (135)
PARTIE 1 : ORIGINE DE L'UNIVERS

III. PREMIERS INSTANTS DU BIG BANG

Voilà 13,7 milliards d’années que s’est produit l’événement fondateur de notre Univers : le Big Bang. Mais de quoi s’agit-il exactement ? Comment les choses se sont-elles déroulées ? Contrairement à ce que l’on peut parfois entendre, ce ne fût pas une explosion à proprement dit. Voici brièvement le scénario du Big Bang…

1 – L’instant primordial :

Imaginons un lieu plus petit qu’une tête d’épingle. Imaginons un instant initial, plus rapide qu’un battement de cil. Imaginons qu’en ce lieu, qu’en cet instant, l’espace, le temps, la lumière et l’énergie étaient indissociablement mêlés. En ce point primordial, toutes les mesures tendaient vers l’infini (température, densité, énergie). C’était un point asymptotique , une « singularité » où toutes les certitudes vacillaient. Difficile à imaginer et concevoir, on est d’accord…

2 – L’inflation :

Soudain, ce point primordial entama une dilatation d’une extrême violence. A l’instar d’un ballon de baudruche gonflé soudainement, l’espace s’est mis à grossir à une vitesse dépassant l’entendement, bien plus rapide que celle de la lumière. On appelle cela l’inflation. L’Univers n’était alors constitué que d’énergie pure. Sa température s’élevait à des milliards de milliards de degrés, et sa densité était des milliards de fois supérieure à celle du plomb. La lumière elle-même ne pouvait pas encore circuler avec une telle densité.

3 – L’apparition des plus petits constituants de la matière :

En un clin d’œil l’inflation s’arrêta. L’Univers poursuivit alors son expansion, mais de manière beaucoup plus lente. Les plus petits constituants de la matière firent leur apparition : les quarks, les électrons, les neutrinos, ainsi que les particules d’interactions : les photons, les bosons, les gluons. A ce moment-là, rien n’était encore possible, car les températures toujours trop élevées.

Entre l’instant primordial (l’instant 0), l’inflation et l’apparition des plus petits constituants de la matière, il ne s’est écoulé que…1 seconde !

4 – L’apparition de l’Hydrogène :

Âgé d’une seconde, l’Univers était toujours opaque et très dense. Durant sa continuelle expansion, sa température et sa densité ont chuté progressivement : Les quarks ont alors pu se lier entre eux pour former des neutrons et des protons. Un proton isolé est déjà un élément chimique : l’Hydrogène. Le premier élément chimique est né ! La plus grande réserve d’Hydrogène de tout l’Univers était en passe d’être constituée.

5 – La nucléosynthèse primordiale :

Lorsqu’il était âgé de 3 minutes, de nouveaux types de noyaux atomiques firent leur apparition : le Deutérium (la combinaison instable d’un proton et 2 neutrons), l’Hélium (2 protons et 2 neutrons) et un soupçon de Lithium (3 protons et 3 neutrons). Essentielle, cette nucléosynthèse produisit l’Hydrogène et l’Hélium qui seront le combustible des futures étoiles. Les photons étant toujours bloqués par cette énorme densité, toujours aucune lumière à l’horizon.

6 – Et la lumière fût !

La température de l’Univers ayant considérablement chuté durant son expansion, vers 380 000 ans après le Big Bang, il ne faisait plus « que » 3700 °C. Une des grandes forces qui gouvernent l’Univers se manifesta : la force électromagnétique : Elle permet de maintenir les électrons (chargés négativement) autour du noyau (chargés positivement) et est donc responsable de la cohésion des atomes. Cette action « nettoya » le ciel (alors moins dense) qui devint transparent et fit place nette aux photons, pouvant filer librement à travers l’espace. La lumière put enfin se propager. L’image de ces premiers instants de l’Univers a pu être photographiée par satellite. C’est ce que l’on appelle « le fond diffus cosmologique ». Puisque la lumière met un certain temps à nous parvenir, observer très loin dans l’espace profond revient à remonter le temps pour visualiser une image vieille de 13,7 milliards d’années.

7 – La force de gravitation :

La structure du fond diffus cosmologique nous révèle que le brouillard d’Hydrogène et d’Hélium composant l’Univers n’était déjà plus homogène. Une autre force universelle jusqu’ici peu active en était la cause : la gravitation. Elle provoqua la formation de grumeaux et de filaments. Ces grands amas de matière donneront bien plus tard naissance à des galaxies primordiales. A l’inverse, entre ces amas les premiers grands espaces vides firent leur apparition.

8 – Formation des premières étoiles :

On suppose que 100 à 200 millions d’années après les Big Bang, les premières galaxies et étoiles se sont formées, par un phénomène dit d’accrétion. L’accrétion correspond à la constitution et l’accroissement d’un corps par agglomération de matière en périphérie de celui-ci. Un nuage va entrer en rotation sous l’effet de la gravité, puis va s’aplatir pour former un disque avec un bulbe central et enfin former un astre sphérique chaud qui deviendra une étoile. Des milliards d’étoiles virent le jour en même temps.

9 – Naissance du Carbone, de l’Oxygène et du Fer :

Au sein des étoiles s’est alors déroule un événement capital : Les atomes d’Hydrogène et d’Hélium étaient si comprimés que la fusion nucléaire vit le jour grâce à la force d’interaction faible. Elle permit l’apparition de nouveaux éléments chimiques dont le Carbone, l’Oxygène et même des atomes plus lourds comme le Fer. A la mort de ces étoiles primordiales, l’Hydrogène, l’Hélium et tous leurs éléments chimiques lourds se répandirent dans l’espace. Cette matière servira plus tard à la formation d’autres étoiles comme notre Soleil. Toujours par accrétion, des nuages riches en éléments lourds créèrent des cortèges de planètes autour des étoiles. Ce qui explique la multitude d’atomes lourds présents sur Terre.

Ainsi, d’un point infiniment petit et immensément chaude et dense sont nées des galaxies, des étoiles, puis, des milliards d’années plus tard, la Terre.

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