Au delà du Big Bang – Documentaires sur CINÉ ONE

Les mystères du Big Bang

Au delà du Big Bang

Le Big Bang (« Grand Boum ») est un modèle cosmologique utilisé par les scientifiques pour décrire l’origine et l’évolution de l’Univers. Il a été initialement proposé en 1927 par le chanoine catholique belge Georges Lemaître, qui décrivait dans les grandes lignes l’expansion de l’Univers, avant que celle-ci soit mise en évidence par l’astronome américain Edwin Hubble en 1929. Ce modèle aurait été désigné pour la première fois sous le terme ironique de « Big Bang » lors d’une émission de la BBC, The Nature of Things (dont le texte fut publié en 1950), par le physicien britannique Fred Hoyle, qui lui-même préférait les modèles d’état stationnaire.

De façon générale, le terme « Big Bang » est associé à toutes les théories qui décrivent notre Univers comme issu d’une dilatation rapide qui fait penser (abusivement) à une explosion, et est également le nom associé à cette époque dense et chaude qu’a connue l’Univers il y a 13,8 milliards d’années sans que cela préjuge de l’existence d’un « instant initial » ou d’un commencement à son histoire.

Le concept général du Big Bang, à savoir que l’Univers est en expansion et a été plus dense et plus chaud par le passé, doit sans doute être attribué au Russe Alexandre Friedmann, qui l’avait proposé en 1922, cinq ans avant Lemaître. Son assise ne fut cependant établie qu’en 1965 avec la découverte du fond diffus cosmologique, l’« éclat disparu de la formation des mondes », selon les termes de Georges Lemaître, qui attesta de façon définitive la réalité de l’époque dense et chaude de l’Univers primordial. Albert Einstein, en mettant au point la relativité générale, aurait pu déduire l’expansion de l’Univers, mais a préféré modifier ses équations en y ajoutant sa constante cosmologique, car il était persuadé que l’Univers devait être statique.

Le terme de « Big Bang chaud » (« Hot Big Bang ») était parfois utilisé initialement pour indiquer que, selon ce modèle, l’Univers était plus chaud quand il était plus dense. Le qualificatif de « chaud » était ajouté par souci de précision, car le fait que l’on puisse associer une notion de température à l’Univers dans son ensemble n’était pas encore bien compris au moment où le modèle a été proposé, au milieu du xxe siècle.

Deux preuves observationnelles décisives ont donné raison aux modèles de Big Bang : il s’agit de la détection du fond diffus cosmologique, rayonnement de basse énergie (domaine micro-onde) vestige de l’époque chaude de l’histoire de l’univers, et la mesure de l’abondance des éléments légers, c’est-à-dire des abondances relatives de différents isotopes de l’hydrogène, de l’hélium et du lithium qui se sont formés pendant la phase chaude primordiale.

Ces deux observations remontent au début de la seconde moitié du xxe siècle, et ont assis le Big Bang comme le modèle décrivant l’univers observable. Outre la cohérence quasi parfaite du modèle avec tout un autre ensemble d’observations cosmologiques effectuées depuis, d’autres preuves relativement directes sont venues s’ajouter : l’observation de l’évolution des populations galactiques, et la mesure du refroidissement du fond diffus cosmologique depuis plusieurs milliards d’années.