Big Bang

Le récit

Une histoire qui commence par « tout »

Quand tu regardes le ciel la nuit, tu vois des étoiles, la Lune, quelques planètes. Mais chaque chose qui existe, du grain de sable à ton propre corps, a une histoire qui part de beaucoup plus loin : du Big Bang. Les scientifiques estiment qu’il a eu lieu il y a environ 13,8 milliards d’années. C’est un nombre si grand qu’il est difficile de l’imaginer : si chaque année durait une seconde, il faudrait plus de 400 ans pour arriver jusqu’à aujourd’hui.

Mais attention au nom. « Big Bang » veut dire « grand boum », pourtant ce n’était pas une explosion comme celle d’un pétard, et elle n’a pas eu lieu en un point de l’espace. Il n’y avait pas d’espace vide dans lequel exploser : c’est l’espace lui-même qui a commencé à s’étirer, partout au même moment. C’est pour cela qu’on ne peut pas indiquer le « lieu » du Big Bang. Le lieu, c’est l’Univers tout entier, qui était alors bien, bien plus petit.

Très chaud et très dense

Au début, l’Univers était très chaud et très dense, une soupe d’énergie et de minuscules particules. En s’étendant, il se refroidissait. Dans les premières secondes, les quarks se sont formés, puis ils se sont assemblés pour former des protons et des neutrons ; dans les premières minutes, protons et neutrons se sont liés pour former les noyaux des tout premiers éléments. Il en est sorti surtout de l’hydrogène, environ les trois quarts de la matière ordinaire en masse, et de l’hélium, environ un quart, avec très peu de lithium. Tous les autres éléments, comme le carbone et l’oxygène, n’arriveraient que bien plus tard, à l’intérieur des étoiles.

Pendant des centaines de milliers d’années, l’Univers a été comme un brouillard lumineux : la lumière ne pouvait pas voyager, parce qu’elle heurtait sans cesse des particules chargées. Environ 380 000 ans après le début, la température a assez baissé pour que les noyaux capturent des électrons et forment des atomes. À ce moment-là, le brouillard s’est dissipé et la lumière a enfin pu filer librement dans l’espace.

La lumière la plus ancienne

Cette lumière existe encore et nous arrive de toutes les directions. On l’appelle le rayonnement cosmique de fond. En 13,8 milliards d’années, l’espace s’est tellement étiré que cette lumière a été « étirée » elle aussi et qu’elle n’est plus visible aujourd’hui, mais elle est faite de micro-ondes, avec une température d’environ 2,7 degrés au-dessus du zéro absolu, soit environ -270 °C. Elle a été découverte presque par hasard en 1964 par deux radioastronomes américains, Arno Penzias et Robert Wilson, qui essayaient de comprendre d’où venait un bourdonnement gênant dans leur grande antenne. Ils ont reçu pour cela le prix Nobel de physique en 1978.

Dans le rayonnement de fond, on peut lire l’histoire de l’Univers comme sur une vieille photographie. Les satellites COBE, WMAP et surtout Planck, de l’Agence spatiale européenne, ont mesuré ses toutes petites différences de température. Ces minuscules taches permettent de calculer l’âge de l’Univers : Planck a trouvé 13,8 milliards d’années, avec une petite marge d’erreur. Ces taches sont aussi les graines dont sont nées ensuite les galaxies, sous l’effet de l’attraction de la gravité.

Comment on est arrivé à cette idée

L’idée est née des mathématiques et des observations. En 1929, l’astronome américain Edwin Hubble a découvert que les galaxies lointaines s’éloignent de nous, et d’autant plus vite qu’elles sont plus distantes. Quelques années plus tôt, en 1927, le prêtre et physicien belge Georges Lemaître, en utilisant les équations de la relativité d’Einstein, avait calculé que l’Univers était en expansion ; en 1931, il a ensuite proposé qu’il soit parti d’un état initial très petit et très dense, son « atome primitif ». Si aujourd’hui tout s’éloigne, pensait-il, autrefois tout devait être plus proche.

Le nom « Big Bang », lui, est apparu en 1949, dans une émission de radio de la BBC, prononcé par l’astronome anglais Fred Hoyle, qui défendait une autre théorie. Il l’a dit presque pour plaisanter, mais le nom a plu et il est resté.

Ce que nous ne savons pas

La science n’a pas encore répondu à toutes les questions. Le Big Bang explique comment l’Univers s’est développé à partir d’un instant très ancien, mais il ne dit pas ce qu’il y avait « avant », et il n’est même pas sûr que le mot « avant » ait un sens, car avec l’Univers est né aussi le temps tel que nous le connaissons. Les scientifiques étudient aussi la matière noire et l’énergie noire, qui semblent former ensemble la plus grande partie de l’Univers mais que personne n’a encore vues directement. Dire « nous ne savons pas encore » fait partie du travail de la science.

Le Big Bang est aujourd’hui le cadre le plus solide que nous ayons, parce que beaucoup d’observations indépendantes vont dans le même sens : la fuite des galaxies, le rayonnement de fond et les quantités d’hydrogène et d’hélium. C’est le point de départ de notre frise du temps et de tout ce que tu trouveras dans les prochaines étapes.