La théorie du Big Bang

La théorie du Big Bang repose sur un ensemble d’observations astronomiques cohérentes, établies au début du XXe siècle. Elle propose que l’univers ait connu une phase d’expansion à partir d’un état dense et chaud. Cette idée ne suppose pas une explosion dans l’espace, mais bien l’expansion de l’espace lui-même. Le concept, formulé par Georges Lemaître, a ensuite gagné en crédibilité. Les travaux d’Edwin Hubble sur les galaxies lointaines renforcent cette hypothèse dès les années 1930.

Lorsque Hubble mesure un décalage vers le rouge dans la lumière des galaxies, il montre qu’elles s’éloignent progressivement. Cette observation suggère que l’univers est en expansion constante. La théorie du Big Bang, appuyée par ces données, permet de remonter jusqu’à un point initial. Ce point ne décrit pas un lieu physique, mais une condition dense. Les modèles issus de la relativité générale renforcent le cadre mathématique de cette vision cosmologique.

Peu après cette expansion, la température chute. Les premières réactions nucléaires produisent des éléments légers comme l’hélium, le deutérium et le lithium. Cette phase, appelée nucléosynthèse primordiale, reste un pilier théorique. Les proportions mesurées aujourd’hui correspondent aux prédictions des astrophysiciens. La théorie du Big Bang explique aussi la présence du fond diffus cosmologique. Ce rayonnement micro-onde est détecté dans toutes les directions de l’espace observable.

Ce rayonnement est découvert en 1965 par Arno Penzias et Robert Wilson. Il reste perceptible sous forme d’une température résiduelle. Il provient de la lumière émise lorsque l’univers devient transparent, environ 380 000 ans après l’expansion. Son existence permet de cartographier les fluctuations de densité. Des satellites comme COBE, WMAP ou Planck affinent ces données. Ils confirment les hypothèses principales du modèle standard à grande échelle.

Pour expliquer l’homogénéité de l’univers, les physiciens ont proposé une phase d’inflation cosmique. Cette expansion rapide serait survenue juste après le Big Bang. Elle expliquerait pourquoi la matière semble uniformément répartie à grande échelle. Des travaux récents testent les effets observables de cette phase. Les chercheurs analysent la polarisation du fond diffus cosmologique avec des instruments spécialisés.

Malgré ses réussites, la théorie du Big Bang ne répond pas à toutes les questions. La nature de l’énergie noire reste inconnue. De même, la matière noire, bien qu’indirectement déduite, n’a jamais été observée. Sa masse influe sur la dynamique des galaxies. Des expériences cherchent à détecter ces particules invisibles.

Les données issues des télescopes spatiaux et des accélérateurs alimentent les recherches. Ces résultats ouvrent plusieurs perspectives. L’étude des premières secondes de l’univers reste une frontière active. Les modèles mêlant relativité générale et physique quantique peinent à converger.