big-bang - encyclopédie. n.m., modèle astronomique selon lequel l'Univers serait né d'une explosion. Ce phénomène se serait produit entre - 20 et - 14 milliards d'années. Cette explosion ne doit pas être perçue dans notre espace ordinaire à trois dimensions, mais dans l'espace-temps à quatre dimensions décrit par la théorie de la relativité générale. La matière, ou plus généralement l'énergie, est en mouvement sous l'effet de la dilatation de l'espace. On obtient une bonne représentation de ce phénomène en dessinant des points à la surface d'un ballon que l'on gonfle progressivement. Sur une telle surface, tous les points (galaxies) sont équivalents et s'éloignent les uns des autres. Il n'y a pas de point privilégié sur cette surface, pas de centre de l'Univers. Le modèle du big-bang est né de la constatation, fondée sur l'observation, de l'expansion de l'Univers. C'est en 1929 que l'astronome américain Edwin Hubble a montré que les galaxies lointaines s'éloignent de la nôtre d'autant plus rapidement qu'elles en sont plus distantes. L'expansion implique que l'Univers a dû dans le passé être extrêmement dense et chaud. Bien avant la formation des étoiles et des galaxies, la matière était à l'état de particules élémentaires et interagissait fortement avec le rayonnement, évoluant par échange d'énergie vers un état d'équilibre thermodynamique. Ce scénario prédit l'existence d'un rayonnement témoin de cette période. Ce rayonnement d'origine thermique doit présenter une distribution de fréquences selon une loi de corps noir, avec une intensité maximale à une fréquence caractéristique de la température du corps émetteur. Or, sous l'effet de l'expansion, l'Univers s'est refroidi à la manière d'un gaz qui se détend. Les photons en particulier ont perdu de l'énergie, et le rayonnement témoin doit être à notre époque très froid. Il est détecté pour la première fois en 1964, par Arno Penzias et Robert Wilson, à une température de 3 K (- 270 o C). Il est appelé rayonnement du fond diffus cosmologique, ou rayonnement fossile à 3 K. De nombreux efforts sont faits pour déterminer son spectre exact. En novembre 1989, la NASA a envoyé le satellite COBE (Cosmic Background Explorer), qui mesure ce rayonnement à différentes fréquences et montre qu'il suit parfaitement une loi de corps noir avec une température de 2,735 I 0,06 K, confirmant la prédiction du modèle du big-bang. Une autre prédiction est celle de l'existence, dans l'Univers dense et chaud, de réactions nucléaires produisant à partir de protons et de neutrons les éléments légers : deutérium, hélium et lithium. Or les abondances prédites pour ces éléments sont en accord avec celles qu'on a mesurées. La compréhension de l'évolution de l'Univers primordial dans sa phase dense et chaude n'est possible que grâce aux progrès de la physique nucléaire avec la construction des grands accélérateurs où l'on cherche à donner aux particules des énergies de plus en plus grandes. Cependant, notre connaissance de la physique devient de plus en plus incertaine au fur et à mesure que l'on essaie de se rapprocher des premiers instants de l'Univers. V oir aussi le dossier Univers. Les limites du modèle. Le modèle du big-bang est certes le modèle cosmologique le plus crédible aujourd'hui. Néanmoins, il explique difficilement comment la matière lors de son refroidissement a pu se condenser en galaxies. Ce processus nécessite l'existence de petites concentrations de matière qui vont croître en absorbant leur entourage. Or il est peu vraisemblable que de telles inhomogénéités se créent spontanément à un certain niveau d'expansion de l'Univers. En particulier, elles devaient déjà exister dans la phase dense et chaude initiale et elles ont dû perturber le spectre du fond diffus cosmologique. L'observation de différentes régions du ciel devrait donc révéler des spectres différents témoignant de ces fluctuations. Les premières mesures du satellite COBE ont révélé de telles inhomogénéités, ce que les futures observations, avec une meilleure sensibilité, devraient confirmer. Si les résultats avaient été négatifs, il aurait fallu trouver un nouveau modèle pour expliquer la formation des galaxies et peut-être même revoir le scénario du big-bang. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats astres - Les groupements de galaxies astronomie astrophysique atome - Les atomes dans l'Univers - L'origine des atomes corps noir expansion de l'Univers galaxie Hubble Edwin Powell jazz - Une musique de couleur nuancée quasar radioastronomie - Le développement de la radioastronomie - Le rayonnement cosmique Univers - La structure de l'Univers - L'expansion de l'Univers
