Comme toute théorie naissante,
le propre des scientifiques est de la mettre en doute. Il est essentiel dans la
science. Le Big Bang n'y déroge pas et des failles sont décelées dans son fonctionnement.
D'autres théories sont alors mises en avant dont celle de Fred Hoyle, l'état
stationnaire. Mais deux découvertes, en plus de l'expansion de l'Univers justifient
le big Bang et enterre l'autre définitivement.
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| | Succédant
au satellite Cobe, le WMAP de la NASA a permis d'étudier ce fond diffus
cosmologique. Photo © DR | |
Le fond diffus cosmologique
Il
vous est certainement déjà arrivé de voir apparaître sur votre vieux poste de
télévision de la neige. Défaut d'antenne me direz-vous. Vrai et faux. 1% de la
responsabilité revient à un rayonnement fossile de l'Univers vieux de 380 000
ans : le fond diffus cosmologique.
En 1965, deux jeunes radioastronomes
du laboratoire de la Bell Telephone, Arno Penzias et Robert Wilson, découvrent
cette onde radio complètement par hasard. Leur antenne de 6 mètres de haut capte
un étrange signal radio venant de toutes les directions célestes, qui perdure
et n'évolue pas avec le temps. Cette découverte inopinée leur vaudra tout de même
le prix Nobel de physique en 1978. Un hasard qui fait bien les choses.
D'autant plus qu'il tombe à pic pour légitimer les travaux d'un certain Georges
Gamow, ardent défenseur de la théorie du Big Bang. L'expansion de l'Univers
n'étant plus à prouver avec les travaux de Friedman et de Lemaître, le physicien
d'origine russe émet l'idée que sa naissance s'est produite au cours d'une phase
très chaude et dense. La matière y est très compactée. Par conséquent, la naissance
du cosmos se serait accompagnée de la diffusion d'un rayonnement intense encore
perceptible à l'heure actuelle. Il s'agit bien du fond diffus capté par les deux
jeunes savants en 1965. Il s'est propagé au moment de la phase de recombianiason,
380 000 ans après le Big Bang. La densité du cosmos a diminué
grâce au couplage des électrons libres aux noyaux atomiques, ainsi
la lumière a pu passer et se diffuser.
Abondance
des éléments légers
Ces éléments légers correspondent à tous les isotopes
d'hélium, d'hydrogène et de lithium. D'où viennent-ils ? Deux hypothèses s'opposent
: - ils ont été synthétisés lors de la nucléosynthèse primordiale par l'association
de nucléons (protons et neutrons).
- Ils sont élaborés dans les étoiles
au cours du temps. L'hydrogène se forme en premier puis fusionne pour donner l'hélium
puis des éléments plus lourds.
Une étude de l'abondance des éléments légers
a été menée dans les quasars lointains (donc vieux), des noyaux actifs
de galaxies alimentés par un trou noir massif. Les scientifiques y calculent le
rapport de la densité de photons à la densité de baryons (neutrons, protons, noyaux
atomique). Il est quasi constant depuis la nucléosynthèse primordiale. Ce résultat
légitime l'abondance des éléments légers ainsi le modèle du Big Bang. Quant aux
éléments lourds, ils se créent dans les étoiles.
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