Introduction
Au début, il n'y avait rien. Puis, il y a environ 13,7 milliards d'années, l'univers s'est formé. Nous ne connaissons toujours pas les conditions exactes dans lesquelles cela s'est produit et s'il y a eu un temps avant. Mais à l'aide d'observations au télescope et de modèles de physique des particules, les chercheurs ont pu reconstituer une chronologie approximative des événements majeurs de la vie du cosmos. Ici, nous jetons un coup d'œil à certains des moments historiques les plus importants de notre univers, de son enfance à sa mort éventuelle.
Le Big Bang
Tout commence au Big Bang, qui "est un moment dans le temps, pas un point dans l'espace", a déclaré Sean Carroll, physicien théoricien au California Institute of Technology, à Live Science. Plus précisément, c'est le moment où le temps lui-même a commencé, l'instant à partir duquel tous les instants suivants ont été comptés. Malgré son surnom bien connu, le Big Bang n'était pas vraiment une explosion mais plutôt une période où l'univers était extrêmement chaud et dense et l'espace commençait à s'étendre vers l'extérieur dans toutes les directions à la fois. Bien que le modèle du Big Bang déclare que l'univers était un point infiniment petit de densité infinie, c'est juste une façon vague de dire que nous ne savons pas très bien ce qui se passait alors. Les infinis mathématiques n'ont pas de sens dans les équations physiques, donc le Big Bang est vraiment le point où notre compréhension actuelle de l'univers s'effondre.
L'ère de l'inflation cosmique
La prochaine astuce de l'univers était de grandir très vite. Dans les premières 0,000000000000000000000000000000001 (c'est-à-dire une virgule décimale avec 30 zéros avant le 1) secondes après le Big Bang, le cosmos aurait pu s'étendre de façon exponentielle, séparant des zones de l'univers qui étaient auparavant en contact étroit. Cette ère, connue sous le nom d'inflation, reste hypothétique, mais les cosmologistes aiment l'idée car elle explique pourquoi les régions spatiales éloignées semblent si similaires les unes aux autres, bien qu'elles soient séparées par de grandes distances. En 2014, une équipe pensait avoir trouvé un signal de cette expansion à la lumière de l'univers primitif. Mais les résultats se sont avérés plus tard quelque chose de beaucoup plus banal: interférer la poussière interstellaire.
Plasma quark-gluon
Quelques millisecondes après le début des temps, l'univers primitif était vraiment chaud - nous parlons entre 7 billions et 10 billions de degrés Fahrenheit (4 billions et 6 billions de degrés Celsius) chaud. À de telles températures, des particules élémentaires appelées quarks, qui sont normalement étroitement liées à l'intérieur des protons et des neutrons, se promenaient librement. Les gluons, qui portent une force fondamentale connue sous le nom de force forte, ont été mélangés à ces quarks dans un liquide primordial soupy qui a imprégné le cosmos. Les chercheurs ont réussi à créer des conditions similaires dans les accélérateurs de particules sur Terre. Mais l'état difficile à atteindre n'a duré que quelques fractions de seconde, aussi bien dans les briseurs d'atomes terrestres que dans le premier univers.
La première époque
Il y avait beaucoup d'action dans la prochaine étape du temps, qui a commencé environ quelques millièmes de seconde après le Big Bang. À mesure que le cosmos se développait, il se refroidissait et bientôt les conditions étaient suffisamment clémentes pour que les quarks se réunissent en protons et neutrons. Une seconde après le Big Bang, la densité de l'univers a chuté suffisamment pour que les neutrinos - la particule fondamentale la plus légère et la moins interagissant - puissent voler vers l'avant sans rien heurter, créant ce que l'on appelle le fond de neutrinos cosmique, que les scientifiques doivent encore détecter.
Les premiers atomes
Pendant les 3 premières minutes de la vie de l'univers, les protons et les neutrons se sont fusionnés, formant un isotope de l'hydrogène appelé deutérium ainsi que de l'hélium et une infime quantité de l'élément le plus léger suivant, le lithium. Mais une fois la température tombée, ce processus s'est arrêté. Enfin, 380 000 ans après le Big Bang, les choses étaient suffisamment fraîches pour que l'hydrogène et l'hélium puissent se combiner avec des électrons libres, créant les premiers atomes neutres. Les photons, qui s'étaient auparavant heurtés aux électrons, pouvaient désormais se déplacer sans interférence, créant le fond cosmique micro-ondes (CMB), une relique de cette époque qui a été détectée pour la première fois en 1965.
Les âges sombres
Pendant très longtemps, rien dans l'univers n'a émis de lumière. Cette période, qui a duré environ 100 millions d'années, est connue sous le nom de Cosmic Dark Ages. Cette époque reste extrêmement difficile à étudier car la connaissance de l'univers par les astronomes provient presque entièrement de la lumière des étoiles. Sans étoiles, il est difficile de savoir ce qui s'est passé.
Les premières étoiles
Environ 180 millions d'années après le Big Bang, l'hydrogène et l'hélium ont commencé à s'effondrer dans de grandes sphères, générant des températures infernales dans leurs noyaux qui se sont illuminées dans les premières étoiles. L'univers est entré dans une période connue sous le nom d'aube cosmique, ou réionisation, parce que les photons chauds rayonnés par les premières étoiles et les galaxies ont brisé les atomes d'hydrogène neutres dans l'espace interstellaire en protons et électrons, un processus connu sous le nom d'ionisation. La durée de la réionisation est difficile à dire. Parce qu'il s'est produit si tôt, ses signaux sont obscurcis par les gaz et les poussières ultérieurs, de sorte que les meilleurs scientifiques peuvent dire qu'il s'est terminé environ 500 millions d'années après le Big Bang.
Structure à grande échelle
Voici où l'univers se met aux affaires, ou du moins à l'entreprise familière que nous connaissons aujourd'hui. De petites galaxies précoces ont commencé à fusionner en de plus grandes galaxies et, environ 1 milliard d'années après le Big Bang, des trous noirs supermassifs se sont formés en leur centre. Des quasars brillants, qui produisent des balises lumineuses intenses visibles à 12 milliards d'années-lumière, se sont allumés.
Les années intermédiaires de l'univers
L'univers a continué d'évoluer au cours des prochains milliards d'années. Des taches de densité plus élevée de l'univers primordial attiraient gravitationnellement la matière vers elles-mêmes. Celles-ci se sont lentement développées en amas galactiques et en longs brins de gaz et de poussière, produisant une belle toile cosmique filamentaire que l'on peut voir aujourd'hui.
Naissance du système solaire
Il y a environ 4,5 milliards d'années, dans une galaxie particulière, un nuage de gaz s'est effondré en étoile jaune avec un système d'anneaux autour d'elle. Ces anneaux ont fusionné en huit planètes, plus diverses comètes, astéroïdes, planètes naines et lunes, formant un système stellaire familier. La planète troisième de l'étoile centrale a réussi à retenir une tonne d'eau après ce processus, ou bien les comètes ont ensuite livré un déluge de glace et d'eau.
