Les explications de Tonton Don - Le modèle standard - 4 - La théorie du Big Bang

Mes très chèr(e)s ami(e)s,
 
Bien le bonjour,
 
Maintenant que nous avons deux preuves séduisantes quant à la validité du Big Bang, nous sommes suffisamment armés pour ébaucher une tentative de scénario.
 
Mais, parce que j’aime bien  les mais, il nous faut éclaircir un point assez particulier. Quand les gens pensent au Big Bang, alors ils pensent tout de suite à une formidable explosion cosmique. Or ce n’est pas du tout le cas !
 
La théorie du Big Bang ne parle pas d’une explosion qui se serait produit quelque part. En fait la théorie précise que toute la matière que nous observons aujourd’hui (étoile, nuage de gaz, etc.…) et l’espace qui la contient étaient beaucoup plus rapprochés donc plus dense, plus « chaud ».
 
Si je devais conter l’histoire (ce que nous allons faire juste après) je ne commencerais pas en parlant d’une explosion, du moins si nous parlons de la théorie du Big Bang. Le Big Bang au sens propre du terme ne commence donc réellement qu’à un temps donné, déterminé. Il n’est pas question ici de l’instant t=0, ni d’une quelconque explosion cosmique. De tout cela nous en reparlerons certainement une prochaine fois, plus loin, maintenant il est temps de détailler ce que nous pensons être sûrs. Revenons sur les premiers instants de notre monde.
 
Tout commence une infime fraction de seconde après l’instant t=0, à 10^-43 secondes précisément. Pas avant, pas après.
 
L’univers est alors un vide bouillonnant d’énergie excessivement dense et chaud. La théorie veut qu’à ce moment précis il enfle démesurément, c’est la période dite d’inflation (nous y reviendrons).
 
Ensuite, apparaissent les premières particules de matière et d’antimatière à 10^-32 secondes. Naissent donc les quarks, les électrons, les neutrinos et les photons.
 
La force d’interaction forte rentre en jeu.
 
A 10^-6 secondes (soit 1 millionième de seconde), les protons et neutrons vont se souder pour former des noyaux qui vont se répartir en 2 sortes. D’une part et en très grande majorité, vont apparaître les noyaux d’hydrogène et dans une moindre mesure, des noyaux d’hélium beaucoup plus lourds. 3 minutes après le dit Big Bang 98% de la matière est présent.
 
Puis plus rien pendant 300 000 ans…
 
Le monde bascule à ce moment précis, nous passons d’un monde de type « soupe cosmique » à un monde matériel avec l’entrée en lice de la force électromagnétique.
 
Elle agît sur les électrons et les force à se fixer autour des protons et neutrons créant ainsi les premiers atomes d’hydrogène et d’hélium. C’est le premier matin du monde, la soupe opaque dans laquelle baignait l’univers se désagrège et devant cette nouvelle transparence la lumière se diffuse (voilà notre fameux rayonnement fossile).
Ensuite c’est encore un peu à l’étude théorique, mais disons qu’il existe un certain consensus que nous allons déployer ici. Car question amusante, comment passons-nous d’un univers extrêmement chaud et condensé à ce que l’on observe aujourd’hui ? La réponse est ce que l’on appelle l’instabilité gravitationnelle.
 
Expliquons cela.
 
Comme nous l’a montré l’étude du rayonnement fossile, l’univers semble à peu près homogène. L’écart de température d’une région à une autre est relativement faible, de l’ordre de quelques millionième de degré (c'est-à-dire très peu !), nous serions en droit de supposer que les galaxies et autres objets sont apparus bien après le Big Bang.
 
De même les premières galaxies apparentes devraient être bien différentes de celles que nous observons à notre voisinage. Et c’est exactement ce que l’on constate !
 
Or dans les temps bien reculés, la taille de l’univers était bien moindre et par conséquent la distance entre chaque galaxie était fortement réduite. Si bien que les collisions devaient être plus nombreuses et variées. Et c’est bien ce que l’on observe.
 
Quand l’univers cessa d’être opaque et que la matière eut pris forme, tout ne fut pas si homogène. Il subsistait ici et là des régions possédant plus de matière, des grumeaux, plus loin des zones de vide. La matière par le jeu de la gravitation s’attire, et se fusionne. Donnant ainsi naissance aux premières protogalaxies. L’univers se dilatant, celles-ci vont se « percuter » et à terme donner l’image que nous avons actuellement. 
 
Sur le papier, c’est simple, beau voire élégant. Pourtant tout n’est pas si rose. Déjà nous sommes bien d’accord, la théorie du Big Bang, et donc du modèle standard ne s’occupe pas réellement de ce qui s’est passé avant les 10^-43 secondes. Ce fameux temps de Planck, nous pourrons en reparler, c’est hyper intéressant comme sujet.
 
Par ailleurs, il existe de grosses zones d’ombre sur cette théorie. Qu’est-ce que c’est que cette inflation ? Et puis beaucoup plus fâcheux, ce que nous voyons de l’Univers correspond à une toute petite partie de la réalité. Pour qu’il existe, tel que nous le voyons, il nous faut croire en une matière noire, et une énergie sombre !
 
To Be Continued …
Tonton Don