Note de l'éditeur: l'article «L'univers pourrait être 250 fois plus grand que ce qui est observable» a déclenché une discussion importante parmi nos lecteurs, plusieurs suggérant qu'UT devrait avoir une série d'articles sur la cosmologie - une cosmologie 101, si vous voulez. Notre nouvelle écrivaine, Vanessa D'Amico, qui a écrit l'article susmentionné, commence la série Cosmology 101 aujourd'hui, en commençant au tout début.
Comment l'univers a-t-il commencé? C’est l’une des questions les plus urgentes de la cosmologie, et probablement celle qui sera présente pendant un certain temps. Ici, je vais commencer par expliquer ce que les scientifiques pensent savoir sur les premières secondes formatrices de la vie de l'univers. Plus que probablement, l'histoire n'est pas tout à fait ce que vous pourriez penser.
Au début, il y avait… eh bien, nous ne savons pas vraiment. L'une des idées fausses les plus répandues en cosmologie est que l'univers a commencé comme une collection immensément petite et inconcevablement dense de matériel qui a soudainement explosé, donnant naissance à l'espace tel que nous le connaissons. Il y a un certain nombre de problèmes avec cette idée, notamment l'hypothèse implicite dans un événement appelé le «big bang». En vérité, rien n'a "frappé". La notion d'explosion évoque une marée montante de matière, remplissant progressivement l'espace qui l'entoure; cependant, lorsque notre univers est né, il n'y avait pas d'espace. Il n'y avait pas de temps non plus. Il n'y avait pas de vide. Il y avait littéralement rien.
Puis l'univers est né. Énergies extrêmement élevées au cours des 10 premiers-43 quelques secondes de sa vie, il est très difficile pour les scientifiques de déterminer quoi que ce soit de concluant sur l'origine du cosmos. Bien sûr, si les cosmologistes ont raison sur ce qu'ils pensent avoir pu se passer ensuite, cela n'a pas beaucoup d'importance. Selon la théorie de l'inflation, à environ 10-36 secondes, l'univers a subi une période d'expansion exponentielle. En l'espace de quelques millièmes de seconde, l'espace s'est gonflé d'un facteur d'environ 1078, séparant rapidement ce qui était autrefois des régions adjacentes par des distances insondables et faisant exploser de minuscules fluctuations quantiques dans le tissu de l'espace-temps.
L'inflation est une théorie séduisante pour plusieurs raisons. Tout d'abord, cela explique pourquoi nous observons que l'univers est homogène et isotrope à grande échelle - c'est-à-dire qu'il a la même apparence dans toutes les directions et pour tous les observateurs. Cela explique également pourquoi l'univers semble visuellement plat, plutôt que courbé. Sans inflation, un univers plat requiert un ensemble extrêmement précis de conditions initiales; cependant, l'inflation transforme ce réglage fin en une astuce d'échelle. Une analogie familière: le sol sous nos pieds semble plat (même si nous savons que nous vivons sur une planète sphérique) parce que nous, les humains, sommes beaucoup plus petits que la Terre. De même, l'univers gonflé est si énorme par rapport à notre champ de vision local qu'il semble être spatialement plat.
Selon la théorie, la fin de l'inflation a cédé la place à un univers qui ressemblait un peu plus à celui que nous observons aujourd'hui. L'énergie du vide qui a entraîné l'inflation s'est soudainement transformée en un autre type d'énergie - le type qui pourrait créer des particules élémentaires. À ce stade (seulement 10-32 secondes après la naissance de l'univers), la température ambiante était encore beaucoup trop chaude pour construire des atomes ou des molécules à partir de ces particules; mais à mesure que les secondes avançaient, l'espace se dilatait et se refroidissait au point où les quarks pouvaient se réunir et former des protons et des neutrons. Des photons de haute énergie ont continué à flotter, frappant et excitant continuellement des protons et des électrons chargés.
Que s'est-il passé ensuite? Comment cette soupe chaotique de matière et de rayonnement est-elle devenue la vaste étendue de structure organisée que nous voyons aujourd'hui? Que va-t-il arriver à l'univers à l'avenir? Et comment savons-nous que c'est ainsi que l'histoire s'est déroulée? Assurez-vous de consulter les prochains versements de Cosmology 101 pour les réponses à ces questions et plus encore!
