Vertige de l’Univers !

A l’origine de l'Univers

.            Le Big Bang ne s’est pas produit à l’instant t = 0, mais après un instant très petit, dit de « Planck », qui vaut 10-43 s, soit après un temps 10 millions de milliards de milliards de milliards de milliards de fois plus petit qu’une seconde. Cette durée, relativement inférieure à celle d’un éclair, rapportée aux 13,8 milliards d’années de l’Univers, est la plus petite unité de temps qui ait un sens physique.

Jusqu’à cet instant, dans un espace infime de 10-35 mètre, à une température de 1032 °Kelvin, et une énergie de 1019 GeV, il n’y aucune matière, mais de l’énergie pure ! La quantité de masse-énergie à cet instant est désormais définitivement fixée. L’Univers peut alors se dilater d’un facteur 1036 sur une durée de 10-35 seconde et les premières particules élémentaires apparaissent.

.            Stephen Hawking, au début des années 1980, a considéré qu'à l’instant zéro, soit 10-43 s avant le Big Bang, il y eut un « temps imaginaire » où la « matière » n’aurait alors été qu’« information primordiale », un code d’essence mathématique. Mais qui aurait pu « programmer » ce Big Bang et l’évolution de l’Univers au long des milliards d’années avec la précision requise ? Une précision estimée par Roger Penrose en 1989 à « 10 puissance 10123 ! Même en écrivant un zéro sur toutes les particules de l’Univers, on n’en viendrait pas à bout. » ?

Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) était un physicien allemand qui fut l'un des fondateurs de la mécanique quantique (branche de la physique théorique à l'échelle atomique et subatomique).

Stephen William Hawking (1942-2018) était un physicien théoricien et cosmologiste britannique. Bien connu par ses publications et ses apparitions alors qu’il était totalement paralysé.

L’Univers : début (création ?)

10-43 secEre de Planck . C’est la plus petite unité de temps qui ait un sens physique. Les quatre interactions fondamentales (électromagnétisme, interaction faible, interaction forte et gravitation) sont encore unifiées.
Big Bang to + 10-43 secCommencement simultané du temps, de l’espace et de la matière/énergie, il y a 13.820.000.000 années (13,799 +/- 0,021 milliards d’années). dans volume de diamètre 10-35 mètre, avec une énergie de 1019 GeV et une température de 1032 degrés Kelvin. L'expression, qui date de 1950, est due au physicien britannique Fred Hoyle.
Big Bang + 10-38 secInflation de l'Univers. L'Univers se dilate probablement d'un facteur 1036, sur une durée de 10-35 seconde.
Big Bang + 10-35 secEre des quarks. Apparition des premières particules élémentaires.
Big Bang + 10-11 secDistinction des 4 forces fondamentales : les forces faible et forte qui agissent dans l'infiniment petit et les forces électromagnétique et de gravitation qui se déploient dans l'infiniment grand. Relativement les unes par rapport aux autres : si la force forte vaut 1, la force électromagnétique vaut 1/~137 = ~ 0,0073 ; la force faible vaut 10-6 (0,000.001) et la gravité vaut … 10-39.
Big Bang + 10-6 secFormation des photons
Big Bang + 10-4 secFormation des hadrons (protons et neutrons)
Big Bang + 10-2 secDébut de la fusion nucléaire
Big Bang + 3 à 15 minFin de la fusion nucléaire avec la nucléosynthèse. Apparition de l'hydrogène (~75% de la masse de l'Univers d'alors), de l'hélium (~25%), du lithium et du deutérium.
Big Bang + 20 minComposition de la matière terminée et composée de noyaux d'hydrogène (92% en nombre), de noyaux d'hélium (8%), de traces de deutérium (0,002%) et de lithium en quantité infinitésimale (10). La température s’est abaissée en-dessous de 1 milliard °K.
-13.460.000.000Fin de l'ére des photons. Première émission de lumière (CMB : Cosmic Microwave Background) par un Univers à 3.000 degrés Kelvin
-13.400.000.000Apparition de la matière (hydrure d'hélium, HeH+, atomes et molécules ionisées formées à partir de l'hélium) et de l'énergie, ce qui aurait contribué au refroidissement de l'Univers et donc à la formation des étoiles : début de la physique et de la chimie ; début des "âges sombres".
-13.100.000.000L'univers observable des étoiles commence à s'allumer et à ré-ioniser la matière baryonique qui était devenue neutre après la naissance des atomes.
-10.000.000.000Création des atomes lourds dans les étoiles de première génération devenues supernovas à la fin de leur vie.
-4.700. 000.000Naissance du soleil (étoile de troisième génération) et du système solaire. Précambrien : le premier réchauffement climatique « monstrueux » !
-4.540.000.000Formation de la planète Terre avec son atmosphère. La Lune suivra dans 20.000.000 d'années.
-3.800.000.000Première vie unicellulaire avec ADN en milieu aquatique. Certaines molécules s'associent en structures compliquées : émergence des organismes. Commencement de la biologie.

L’Univers : expansion, vie et fin (?)

           L’Univers serait composé d'environ 4% de matière connue (constituée d'atomes au nombre d’au moins 1080), d'un peu moins de 26% d’une mystérieuse "matière noire" qui expliquerait l’attraction gravitationnelle « manquante », les 70% restants étant constitués d'une non moins mystérieuse "énergie noire" ou "énergie du vide", une force répulsive opposée à la gravité, expliquant probablement l'accélération de l'expansion de l'univers (prouvée en 1998).

.            L’Univers existe donc depuis 13,8 milliards d’années. On estime à 93,8 milliards d’années-lumière le diamètre de l’Univers observable, soit environ 887 x 1021 km (la distance parcourue par la lumière en une année étant égale 9.461 milliards de km). Il se formerait 4 à 5 étoiles par an dans notre galaxie, ce qui correspond environ à 300.000 étoiles nouvelles toutes les secondes dans les 2.000 milliards de galaxies de l’Univers observable.

4.500.000.000 annéesavant la « mort » du soleil, devenu alors une planète rouge qui se sera étendue jusqu’à Mars en ayant consommé toute son énergie.
1.000.000.000.000 (1.000 milliards) à 100.000.000.000.000 (100.000 milliards) annéesavant la « fin » des étoiles.
1030 annéesavant que l’Univers manque d’énergie et rende impossible une vie quelconque.
1032 à 1034 annéesavant la désintégration des protons et la disparition des neutrons.
10100 annéesavant la mort thermique de l’Univers dilaté et donc la fin de toute activité (Dark Era).

.            A la "Dark Era", tous les soleils seraient éteints avec une température égale au zéro absolu [0°K (Kelvin) = −273,15 °C (Celsius) ou −459,67 °F (Fahrenheit)]. L'entropie alors à son maximum rend impossible toute réaction thermodynamique.

.            Une alternative, imaginée en 2003, pourrait être le « Big Rip » avec un clap de fin prévu dans seulement 22 milliards d’années ! D’autres alternatives au Big Bang ou sur l’Univers lui-même, au nombre d’une vingtaine, spéculations émises par des scientifiques imaginatifs, mais sans confirmation ni consensus scientifiques, amènent parfois à des estimations qui laissent également rêveur : la taille de l’Univers serait au moins 1023 fois supérieure à celle de l’Univers observable ; la densité de matière indépassable serait égale à 5 x 1096 kg/m3 ; les trous noirs disparaitraient au bout de 10100 années ; …

.            Ou encore : si l’Univers est créé par un choix aléatoire de paramètres, la probabilité qu’il contienne des étoiles est de 1 chance sur 10229 !