jeudi 25 mars 2010

L'EXPANSION DE L'UNIVERS ET LE BIG BANG


Au 20ème siècle, de grandes avancées ont été effectuées dans le domaine de l'astronomie. Tout d'abord, le physicien russe Alexandre Friedmann a découvert en 1922 que l'univers n'a pas une structure statique. En partant de la théorie de la relativité d'Einstein, Friedmann a calculé que même une impulsion infime peut provoquer l'expansion ou la contraction de l'univers. Georges Lemaître, un des astronomes les plus célèbres de Belgique, fut le premier à reconnaître l'importance de ce calcul. Cela l'a amené à conclure que l'univers possède un commencement et qu'il est en perpétuelle expansion depuis le début. Il y avait un autre point très important que Lemaître a soulevé: selon lui, il devait y avoir un surplus de rayonnement laissé par le big bang et cela pourrait être enregistré. Lemaître était confiant dans la vérité de ses explications, bien qu'elles n'aient trouvé un grand support de la part de la communauté scientifique. Pendant ce temps, de nombreuses preuves que l'univers était en expansion ont commencé à s'accumuler. À cette époque, en observant un certain nombre d'étoiles à travers son immense télescope, l'astronome américain Edwin Hubble a découvert que les étoiles émettent une lumière décalée vers le rouge en fonction de leur distance. Avec cette découverte, qu'il réalisa à l'Observatoire Californien du Mont Wilson, Hubble a défié tous les scientifiques qui mettaient en avant et défendaient la théorie de l'état stationnaire, et a secoué le fondement même du modèle de l'univers soutenu jusque-là.

La découverte de Hubble repose sur la loi physique qui dit que le spectre des rayons lumineux se rapprochant du point d'observation tend vers le violet tandis que le spectre des rayons lumineux s'éloignant du point d'observation tend vers le rouge. Ceci a montré que les objets célestes observés depuis l'Observatoire Californien du Mont Wilson s'éloignaient de la Terre.

D'autres observations ont révélé que les étoiles et les galaxies ne s'éloignaient pas de nous uniquement à grande vitesse, mais qu'elles s'éloignent également les unes des autres. Ce mouvement des objets célestes a montré une fois de plus que l'univers est en expansion. Dans son livre Stephen Hawking's Universe, David Filkin rapporte un point intéressant à propos de ce sujet:

… En deux ans, Lemaître a entendu des nouvelles qu'il n'avait jamais osé espérer. Hubble avait observé que la lumière des galaxies allait vers le rouge, et, selon l'effet Doppler, ceci impliquait que l'univers était en expansion. À présent c'était uniquement une question de temps. Einstein était intéressé par le travail de Hubble et il décida de lui rendre visite à l'Observatoire Californien du Mont Wilson. Lemaître avait convenu d'effectuer une conférence à l'Institut Californien de Technologie au même moment, et il a réussi à coincer Einstein et Hubble ensemble.

Georges Lemaître
Il a argumenté avec précaution sa théorie de "l'atome primitif", étape par étape, en suggérant que l'univers entier avait été créé "un jour qui n'avait pas de précédent". Il a travaillé assidûment en se basant sur les mathématiques. Et quand il a terminé, il n'a pu en croire ses oreilles. Einstein s'est levé en annonçant que ce qu'il venait d'entendre était "la plus belle et la plus satisfaisante interprétation qu'il a jamais entendu" et il a avoué que la création de "la constante cosmologique" était "la plus grande erreur" de sa vie.1

La réalité qui a fait qu'Einstein, qui est considéré comme l'un des scientifiques les plus importants de l'histoire, s'est levé d'un bond était le fait que l'univers a un commencement.

D'autres observations sur l'expansion de l'univers ont permis d'obtenir de nouveaux arguments. À partir de là, les scientifiques ont fini par conclure à un modèle d'univers qui devient plus petit quand on remonte le temps, pour finalement se contracter et converger vers un point unique, comme Lemaître avait argumenté. La conclusion qui découle de ce modèle est qu'à un moment donné, toute la matière de l'univers était écrasée ensemble en un seul point qui avait un "volume zéro" à cause de son importante force gravitationnelle. Notre univers est arrivé au monde suite à l'explosion de ce point de matière qui avait un volume nul et cette explosion se nomme le "Big Bang".

Le Big Bang mène à un autre sujet. Dire que quelque chose possède un volume zéro est équivalent au fait de dire que ce n'est "rien". L'univers entier est créé de ce "rien". De plus, cet univers a un commencement, contrairement au point de vue matérialiste, qui soutient que "l'univers existe depuis l'éternité".

Edwin Hubble
L'analyse de la lumière des deux étoiles d'Alpha Centauri au cours d'une certaine période a montré une série de changements dans leur spectre. La variation du décalage vers le rouge et le bleu a révélé une image de deux étoiles effectuant des orbites complètes l'une autour de l'autre tous les 80 ans.


Albert Einstein, au cours d'une visite à l'Observatoire Wilson, où Edwin Hubble effectua ses observations

Selon l'effet Doppler, si une galaxie reste à une distance constante de la Terre, le spectre des ondes de lumière apparaît dans une position "standard" (haut). Si la galaxie s'éloigne de nous, les ondes apparaissent étirées et décalées vers le rouge (milieu). Si la galaxie s'approche de nous, les ondes paraissent serrées et décalées vers le bleu (bas).

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