Demandez à Ethan: comment pouvons-nous regarder dans le passé jusqu'au Big Bang?

Notre histoire cosmique de l'univers, qui ne contredit pas les meilleures observations et théories d'aujourd'hui

Le temps avance et le passé ne peut plus être restitué. D'un point de vue humain, nous appelons cela la flèche du temps: le passé n'est qu'un souvenir; l'avenir n'est pas encore arrivé, et tout ce que nous pouvons vivre, c'est le présent. On suppose que tout dans l'Univers obéit à cette propriété, et que toutes les interactions se sont produites dans le passé, se produisent maintenant ou se produiront à l'avenir. Mais cela ne signifie-t-il pas que le passé ne doit devenir que la mémoire de l'univers? Notre lecteur est préoccupé par le fait que, en fait, tout n'est pas tout à fait comme ça:

Comment voyons-nous les photons CMB si la Terre n'existait pas au moment de leur émission? Ces photons ne devraient-ils pas nous avoir fui dans notre avenir?

Il est difficile de réaliser cette idée: nous déclarons que nous regardons en arrière des milliards d'années, mais comment le faisons-nous exactement, même si la Terre n'existe pas depuis si longtemps?


Disque protoplanétaire autour d'une jeune étoile selon l'artiste

Révéler l'histoire de notre système solaire est un peu comme une histoire de détective: nous n'avons que des preuves de ceux qui sont restés et ont survécu à ce jour, et nous devons recréer le reste de l'histoire de la façon dont nous en sommes arrivés aujourd'hui. Les dossiers des gens remontent à plusieurs milliers d'années au maximum - et avant cela, nous n'avons que des preuves de l'histoire biologique, chimique, géologique et physique. Nous pouvons recréer l'histoire de la vie sur Terre en comprenant l'ADN, l'évolution, les restes fossiles, la désintégration radioactive, les gisements de charbon, etc. Nous pouvons recréer l'histoire du système solaire en étudiant la myriade de planètes, lunes, comètes et astéroïdes à notre disposition. Grâce aux preuves indirectes dont nous disposons, nous avons beaucoup appris sur la façon dont la Terre est arrivée à son état actuel.


Une collision massive de grands planétésimaux a donné naissance au système Terre / Lune, et nous l'avons appris en volant vers la Lune et en revenant sur Terre des images de sa surface

La Terre n'existe que 4,5 milliards d'années - c'est moins d'un tiers de l'histoire de l'univers. Et nous ne pouvons que deviner notre passé, mais pas l'observer directement. Mais quelqu'un, situé à une distance suffisamment grande de nous, pouvait observer directement notre passé. Pourquoi? Parce que pour eux, c'est le présent.


Vue de la Terre et de la Lune depuis Cassini sur l'orbite de Saturne, 19 juillet 2013. Dans l'image, la Terre est environ 67 minutes plus jeune qu'elle ne l'était pour nous au moment de la création de la photo.

Si vous regardiez de la Lune à la Terre, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 1,3 seconde, car la lumière prend environ 1,3 seconde pour un tel voyage. Si vous étiez sur Pluton, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a moins de 5 heures. Mais pour vraiment apprécier à quel point la Terre passée était différente du présent, vous ne pouviez qu'à des distances plus sérieuses:
• De Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du Soleil, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 4,2 ans.
• De Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 8,6 ans.
• De Rigel, l'étoile bleue la plus brillante de la constellation d'Orion, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 773 ans.
• De Deneb, l'étoile brillante la plus éloignée visible, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 2600 ans.
• D'Andromède, la galaxie la plus proche de la Voie lactée, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 2,2 millions d'années.
• Avec Messier 84, l'une des galaxies les plus éloignées de l'amas de la Vierge, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 60 millions d'années, peu de temps après l'extinction des dinosaures.
• Avec IC 1101, la plus grande galaxie connue de l'Univers, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 1,05 milliard d'années.
• Avec GN-z11, la galaxie la plus éloignée que nous connaissions, vous verriez la Terre telle qu'elle était il y a 13,4 milliards d'années.

Bien sûr, il y a 13,4 milliards d'années, il n'y avait pas de Terre - peut-être que la Voie lactée n'existait pas alors! Vous verriez ce qu'il y avait à ce moment-là - la matière, qui finira par se transformer en Voie lactée, les étoiles, les planètes, dont l'une - après 9 milliards d'années supplémentaires - se formera dans la Terre.



Pour nous, les lois de la physique fonctionnent de la même manière que pour celles situées ailleurs. Et quand nous regardons toutes ces étoiles ou galaxies lointaines, nous voyons la lumière émise par elles il y a des millions et des milliards d'années. Cette lumière a changé avec le temps: l'univers s'est élargi et la longueur d'onde de la lumière a augmenté. L'ultraviolet le plus brillant des galaxies les plus éloignées s'étendait tellement qu'il passait de l'ultraviolet, à travers toute la partie visible du spectre, et s'est avéré être dans l'infrarouge. Il existe probablement des galaxies au-delà des capacités de nos télescopes infrarouges, car leur lumière s'est déplacée vers la plus longue longueur d'onde du spectre, inaccessible à la caméra infrarouge du télescope Hubble.



Si nous sommes suffisamment déterminés, nous pouvons rechercher des signes du Big Bang lui-même, en dehors de toute galaxie. Dans les premiers temps, l'Univers était rempli d'une mer de matière, d'antimatière et de particules de rayonnement. Au fil du temps, la matière et l'antimatière se sont annihilées et ont laissé une petite quantité d'excès de matière, et les longueurs d'onde de rayonnement ont été allongées en raison de l'expansion de l'univers. Étant donné que la longueur d'onde et l'énergie sont connectées - plus la longueur est longue, moins d'énergie - l'Univers se refroidit avec l'expansion, ce qui signifie qu'à un moment donné, nous avons atteint une étape importante: les électrons et les protons ont commencé à former des atomes neutres, qui n'étaient plus divisés en parties par rayonnement . À ce stade, le rayonnement commence à voyager librement, sans entrave et simple.



Aujourd'hui, nous voyons que ce rayonnement a mis 13,81 milliards d'années pour nous parvenir. Lorsque nous regardons l'Univers et voyons un rayonnement relique, nous voyons de la lumière qui:
• apparu lors du Big Bang,
• dernière interaction, diffusion depuis un électron libre au dernier moment où l'Univers était rempli d'électrons libres,
• parcouru 13,81 milliards d'années dans un univers en expansion,
• Il est venu vers nous et est entré dans le détecteur, se déplaçant vers la partie micro-ondes du spectre après ce voyage incroyable.

blogs-images.forbes.com/startswithabang/files/2016/10/cosmic_epochs.jpg
La lumière du Big Bang au fil du temps augmente la longueur d'onde, perd de l'énergie et de la densité, mais ne disparaît toujours pas; il vous suffit de savoir comment le rechercher.

Cette lumière passera en effet devant nos yeux, mais toujours, à tout moment de l'avenir, une nouvelle lumière apparaîtra, de points plus éloignés de l'Univers, qui atteindra nos yeux pour la première fois. Ce sera une lumière encore plus froide, des temps antérieurs, avec une densité de photons plus faible. Après 100 milliards d'années, ce ne sera plus des micro-ondes, mais des émissions radio, en raison de l'expansion continue de l'Univers. Mais plus nous regardons, la plus grande partie de l'univers nous sera révélée.



Et quelqu'un situé aussi loin de nous ne verra pas la Terre ou la Voie lactée, regardant dans notre direction - seulement la lumière du Big Bang, exactement la même que celle que nous voyons lorsque nous regardons dans leur direction.