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La structure, l'origine et l'évolution de l'Univers

Une caractéristique essentielle de l'Univers est qu'à cette échelle immense espace et temps ne sont pas séparés. Nous observons les objets éloignés tels qu'ils étaient au moment où la lumière que nous en recevons les a quittés : il y a donc une relation biunivoque entre la distance d'un objet et son âge (d'où l'intérêt d'exprimer les distances en années-lumière). Cette relation dépend évidemment de la position de l'observateur : un observateur situé dans une galaxie très éloignée ne verrait pas en général un même objet avec le même âge que nous l'observons. La forme de la relation entre la distance et l'âge exprime la métrique de l'Univers. La relativité générale prévoit que cette métrique n'est pas euclidienne, et que sa forme dépend de la masse spécifique de l'Univers (masse qui doit inclure, en plus de celle de la matière ordinaire et de la matière noire, toute forme d'énergie, en vertu de la relation E = mc2). Cette théorie prévoit également que l'Univers n'a aucune raison d'être statique, mais peut être en expansion ou en contraction. On sait que notre Univers est actuellement en expansion. Comme la métrique, et de façon d'ailleurs directement liée, la variation avec le temps de la vitesse d'expansion dépend de la masse et de l'énergie spécifique de l'Univers. Il semble que l'expansion s'accélère actuellement, ce qui nécessite l'existence d'une énergie répulsive de nature inconnue, que l'on nomme énergie noire ou aussi quintessence : il s'agit de l'équivalent physique d'une constante d'intégration arbitraire, la constante cosmologique, qui s'introduit lorsqu'on résout les équations différentielles qui régissent la structure et l'évolution de l'Univers.

Pour tenter de déterminer la métrique et l'évolution de l'Univers, on peut essayer d'observer la relation entre la luminosité d'une certaine classe d'objets, par exemple des quasars ou des galaxies, et leur décalage spectral. Il faut bien entendu supposer alors que ces quasars et galaxies ont des propriétés indépendantes de leur distance (ou, ce qui revient au [...]

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Nébuleuse dans le Grand Nuage de Magellan

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Edwin Powell Hubble

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Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite CNRS, Institut d'astrophysique de Paris
  • : astronome émérite à l'Observatoire de Paris

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Pour citer l’article

Jean AUDOUZE, James LEQUEUX, « UNIVERS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/univers/