Deux Big Bangs

Lorsque les scientifiques parlent du Big Bang, ils signifient deux possibilités. Mais un seul d'entre eux est correct.

Ces théories sont basées sur l'hypothèse que toute la matière de l'univers a été créée en un seul grand coup à un certain moment dans un passé lointain
- Fred Goyle

Si vous pensez au début de l'Univers d'un point de vue scientifique, il existe une théorie qui décrit tout ce que nous voyons mieux que d'autres: la théorie du Big Bang. Mais tout le monde n'est pas d'accord avec ce que signifie exactement le Big Bang.



Plus précisément, certaines nouvelles déclarations suggèrent qu'il pourrait ne pas y avoir de Big Bang. Ont-ils droit à la vie? Et qu'est-ce que cela signifie?

Pour comprendre cela, remontons à 100 ans lorsque nous avons décidé pour la première fois d'examiner en détail une certaine classe d'objets célestes - une spirale terne et une nébuleuse elliptique.



Aujourd'hui, il est facile de regarder ces objets et de dire: "Ah, ce sont donc des galaxies!" Mais il y a cent ans, ce n'était pas si clair. Nos télescopes étaient trop mauvais pour distinguer dans ces objets les étoiles individuelles dont ils étaient constitués, et donc ils étaient considérés comme une sorte de nébuleuse. Mais ils avaient quelque chose de très étrange: la vitesse.



Vous voyez, chaque élément a son propre spectre caractéristique - un ensemble de raies qu'il absorbe ou émet - et ce spectre est fixé à des longueurs d'onde spécifiques. L'hydrogène, par exemple, émet toujours des raies à 656, 486, 434 et 410 nm, chacune étant associée à une transition d'énergie atomique. Et dans ces spirales et nébuleuses elliptiques, toutes les raies d'absorption sont apparues, mais elles ont été fortement décalées des habituelles.



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Mais seulement dans les années 1920, les gens ont commencé à collecter des pièces de ce puzzle. Edwin Hubble - le célèbre télescope qui porte son nom - a observé des fusées éclairantes dans ces spirales à la recherche de supernovae. À sa grande surprise, en observant Andromède, il découvrit le premier, puis le second, puis le troisième. Et puis il a vu le quatrième au même endroit que le premier! Il a immédiatement réalisé que ce n'était pas une supernova, mais une étoile variable. Et grâce à une compréhension de la nature des étoiles variables, il a pu calculer la distance à l'objet et a découvert qu'elle était en dehors de notre galaxie.



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Cela signifie également que puisque l'énergie de la lumière (rayonnement) dépend de sa longueur d'onde, alors si l'Univers était plus petit, il était plus chaud et les énergies qu'il contenait étaient plus élevées.



Mais que se passe-t-il si nous l'extrapolons en retour? Imaginez que l'Univers est ce qu'il est, mais nous le rendrons plus petit et plus chaud dans le passé. Comment serait-il si nous remontions assez loin?



En fin de compte, vous pouvez arriver à un état si chaud et dense que les atomes ne peuvent pas se former; partout, il y aura du plasma ionisé chaud.



Encore plus tôt, les noyaux atomiques ne pourront pas se former; les protons et les neutrons se sépareront et créeront une mer de particules libres sans autre substance que l'hydrogène.
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Ce n'était que la définition originale du Big Bang. Depuis que cette idée a été exprimée, nous avons beaucoup appris sur l'Univers. Plus précisément, nous avons appris qu'en plus de la matière et du rayonnement, l'Univers contient également de l'énergie inhérente à l'espace lui-même, ou de l'énergie sombre, ou une constante cosmologique, ou de l'énergie du vide (ce sont des synonymes).

Maintenant, il est relativement petit, mais au début, il était beaucoup irréaliste.



Exactement: avant l'ère de la domination de la matière et du rayonnement dans l'Univers, l'énergie inhérente à l'espace lui-même prévalait. Cette théorie a été proposée pour la première fois dans les années 1970-1980 et a été confirmée par des observations au début des années 1990. Nous parlons de l'inflation cosmologique (ou de l'Univers inflationniste): du temps où la matière non rayonnée régnait dans l'Univers, mais l'énergie inhérente à l'espace lui-même.

Et l'Univers, dans lequel règne l'énergie du vide, ou l'inflation, ne se développe pas comme l'Univers avec la prédominance de la matière ou du rayonnement.



Il peut sembler qu'ils diffèrent par de petites choses, mais en même temps se développent à une vitesse donnée, à partir d'un certain point. Mais en est-il ainsi? Regardons le tout début.



Les lignes bleues et rouges sont le scénario traditionnel du Big Bang, où tout commence à t = 0, y compris l'espace-temps. Mais dans le cas de l'inflation (jaune) on n'atteint pas la singularité. Au lieu de cela, nous pouvons aller à une taille arbitrairement petite dans le passé, et le temps revient à l'infini.

L'univers, où la matière ou le rayonnement prédomine, émerge d'une singularité, au moment où l'espace et le temps eux-mêmes apparaissent pour la première fois, et dans l'univers inflationniste un tel moment n'existe pas.

En d'autres termes, le point à partir duquel, selon nos idées, l'espace et le temps sont apparus, n'a pas à faire partie du Big Bang, même s'il y a une phase inflationniste au début de l'Univers.



Lorsque des spécialistes de la cosmologie - une unité d'astrophysique impliquée dans la naissance et l'évolution de l'Univers - parlent du Big Bang, ils signifient l'une des deux
choses : l'état chaud, dense et en expansion d'où est issu l'univers observable, qui s'est étendu, refroidi et a donné naissance à des éléments, atomes, étoiles, molécules, planètes et nous.
La singularité originelle représentant la naissance de l'espace et du temps

Le problème est que si dans les années 60 ces explications étaient interchangeables, ce n'est plus le cas aujourd'hui.

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Mais y a-t-il eu un grand coup? Selon la première définition, oui, bien sûr. Et si vous utilisez le second, vous feriez mieux de repenser le terme utilisé. Même si vous n'êtes pas le seul à l'utiliser, le faites-vous correctement?