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UN UNIVERS EN EXPANSION DANS L'ESPACE-TEMPS?
23 Octobre 2019 , Rédigé par André Boyer Publié dans #PHILOSOPHIE
Pourquoi un excès de matière par rapport à l’antimatière, et ceci dès le début du Big Bang ?
En 1967, le physicien nucléaire russe Andrei Sakharov a postulé trois conditions pour expliquer l’asymétrie entre matière et antimatière. Une seule de ces conditions a été vérifiée et encore a t-il fallu construire un modèle spécifique pour la justifier. Autant écrire que l’on n’a pas encore trouvé d’explication à cette asymétrie et qu'elle n’a donc pas encore pu être intégrée dans les modèles d’astrophysique.
Quoi qu’il en soit, l’Univers a évolué au cours du temps. Pour les trois cent quatre vingt mille premières années après le Big Bang, la théorie ne peut toujours pas s’appuyer sur l’observation et les évènements qui ont eu lieu au cours de cette période restent hypothétiques.
La suite est mieux connue grâce aux télescopes, qui sont des machines à remonter le temps: plus on regarde loin, et plus on voit les astres dans leur prime jeunesse, lorsqu’ils émettaient des photons qui nous parviennent aujourd'hui, au bout de milliards d’années.
Sachant que l’Univers est âgé de 13,8 milliards d’années, nous voyons aujourd’hui des galaxies qui datent de cinq cent millions d’années après le Big Bang, soit 13,5 milliards d’années auparavant, à une période où un grand nombre d’atomes ont été ionisés* par la première génération d’étoiles.
Les astrophysiciens ont découpé l’évolution de l’Univers, depuis le Big Bang, en quatre périodes, celle de la baryogénèse, celle de la recombinaison, celle de la réionisation et celle de l’évolution des galaxies, qui est la période actuelle.
Nous avons déjà vu que la première période, celle de la baryogénèse**, n’est pas encore connue. Aussi, l’hypothèse de la brisure de symétrie qui aurait favorisé les baryons par rapport aux antibaryons reste à confirmer (voir mon billet précédent).
Durant la deuxième période, dite de recombinaison, la température est encore assez élevée pour que se déroulent les réactions nucléaires qui vont fabriquer des noyaux de deutérium (un proton et un neutron) et d’hélium (deux protons et deux neutrons). Lorsque la températurea suffisamment décru, ces réactions se sont arrétées, laissant subsister ailleurs l’hydrogène (un proton, zéro neutron) non transformé.
Puis, lorsque la température a fini par tomber au-dessous de trois mille degrés Kelvin, les photons se sont échappé, ce qui a permis de les observer directement par les télescopes. A commencé alors la troisième période, celle de la réionisation.
Dans un premier temps de cette troisième période, celui dit du poétique « âge sombre », les premiers rayonnements des premières étoiles, résultat de l’effondrement d’une matière de moins en moins ionisée, ont été absorbés par l’hydrogène qui remplissait un Univers encore assez dense. Mais, peu à peu, les étoiles, massives et très chaudes, vont émettre un rayonnement ionisant qui va grignoter progressivement l’hydrogène.
Avec l’expansion de l’Univers, le gaz intergalactique devient de plus en plus diffus et les bulles de gaz ionisé autour de chaque galaxie grandissent jusqu’à se réunir. C’est alors la fin de l’époque de la réionisation, un milliard d’années après le Big Bang.
Commence ensuite la quatrième période de l’Univers, dans laquelle nous sommes toujours, celle de l’évolution des galaxies, étoiles et planètes.
Les étoiles ! Nous observons aujourd’hui deux types d’étoiles, les jeunes étoiles qui ont une durée de vie de 10 à 100 millions d’années, et les vieilles étoiles qui sont nées il y a longtemps, puisqu’elles ont jusqu’à 13 milliards d’années. Enfin, il y a les premières étoiles que l’on ne voit pas, puisqu’elles ont disparu depuis longtemps à cause de leur énorme masse qui a limité fortement leur durée de vie…
L’Univers dans lequel nous sommes est en expansion donc, mais est-il en expansion accélérée ou décélérée ? Ce n’est pas du tout pareil. Or l’observation récente de dix supernovæ a bouleversé une fois de plus les hypothèses des cosmologues…
*ionisé : l’ionisation d’un atome consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome qui, de ce fait, en perd sa neutralité électrique.
** La baryogénèse est, par définition, la période de formation des baryons. Un baryon est une particule composite. Les baryons les plus connus sont les protons et les neutrons, formée de trois quarks, qui, eux, sont des particules élémentaires non directement observables.
À SUIVRE
