COSMOLOGIE

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Vers le big bang

Extrapolation dans le passé

Dans l'Univers en expansion, la distance entre deux points quelconques augmente avec le temps. Donc, elle diminue lorsqu'on remonte (par la pensée) dans le passé, jusqu'à se réduire à zéro. Les modèles cosmologiques compatibles avec les observations situent cet instant où les distances s'annulent dans un passé fini et sont dits à singularité initiale : on convient d'adopter cette singularité (l'instant où les distances s'annulent) comme origine des temps, définissant l'âge de l'Univers, tU, de l'ordre du temps de Hubble, H0—1.

L'évolution de l'Univers peut être calculée dans le cadre strict et bien spécifié de la théorie de la relativité générale. Mais, à mesure que l'on remonte dans le passé, les conditions physiques deviennent de plus en plus extrêmes en densité et en température. Si bien qu'il doit exister un instant, appelé temps de Planck, au-delà duquel nos connaissances physiques ne permettent pas de remonter. Notre théorie de la gravitation, la relativité générale, ne peut être appliquée aux premières fractions de seconde de l'histoire de l'Univers : il nous faudrait pour cela disposer d'une théorie quantique de la gravitation. En particulier, il n'est pas certain que l'Univers était déjà en expansion au cours de cette ère de gravitation quantique (il est même possible que les notions habituelles d'espace et de temps, donc d'expansion, n'y aient pas de sens).

Densité, pression

La matière présente dans l'Univers a subi les conséquences de l'expansion : les distances augmentant, les volumes aussi, une quantité déterminée de matière se retrouve (en moyenne) répartie dans un volume de taille croissant comme R3(t) avec le temps. Par conséquent, sa densité décroît comme R—3. Plus on remonte dans le passé, plus l'Univers était dense. Mais la matière dense est plus chaude : l'Univers était donc plus chaud dans le passé.

Dans l'Univers très jeune, la matière très dense et très chaude émettait du rayonnement tout comme un corps incandescent émet de la lumière visible. Mais la matière universelle, de beaucoup plus chaude que n'i [...]


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Structure de l'Univers

Structure de l'Univers
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Edwin Powell Hubble

Edwin Powell Hubble
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Évolution de l'Univers pour les trois courbures de l'espace-temps possibles

Évolution de l'Univers pour les trois courbures de l'espace-temps possibles
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Modèles d'Univers de Friedmann

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Pour citer l’article

Marc LACHIÈZE-REY, « COSMOLOGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/cosmologie/