Notions fondamentales



Quelques notions que l'on peut retrouver de façon beaucoup plus détaillée sur de nombreux sites dédiés à l'astronomie.

On peut classer ces notions en 3 catégories:



Jusqu'à une période récente on a considéré que l'univers était stable et n'évoluait pas, même Einstein considérait que l'univers est statique. La théorie de l'évolution de l'univers date des années 1925. Georges Lemaitre en 1927 propose alors l'existance d'un début que l'on appelera ensuite le Big Bang
Toute la théorie basée sur le Big Bang a jusqu'à maintenant résisté à toutes les tentatives de remise en question. Mieux les récentes découvertes comme les images du fond du fond diffus cosmologique sont venues renforcer cette théorie de l'expansion de l'univers depuis son origine, ou presque. En effet une limite reste inaccessible à nos calculs, nous sommes limités par ce qu'on appelle le mur de Planck au delà duquel nos théories physique et mathématiques ne sont plus applicables, nous entrons dans le domaine quantique qui aboutit à une singularité.
Au début il s'agit d'un état extrêmement dense et chaud, immédiatement suivi d'une période d'inflation extrêmement rapide à 10 -32 seconde, et suivi ensuite de plusieurs phases que l'on peut suivre sur l'image ci desssous (Par National Science Foundation)


Le fond diffus cosmologique (CMB) enregistré par la sonde Planck

  L’Univers tel que nous le connaissons est issu d’une phase très dense et très chaude survenue il y a environ 13,8 milliards d’années ; mais de cette époque, il ne reste que des traces ténues. Après le Big-Bang, l’expansion de l’Univers a dilué et refroidi le contenu de l’Univers, et l’éclat aveuglant de nos origines s’est transformé en un rayonnement trop pâle et trop froid pour être visible à l’œil nu : pour l’observer, il faut des détecteurs sensibles à des grains de lumière mille fois moins énergétiques que ceux que nos yeux sont capables de voir. 


Quelle est la composition de l'univers

Tout ce que nous voyons aujourd'hui dans l'univers ne représente que 5% de tout ce que contient l'univers, c'est la matière baryonique.
La matière noire en représente 26%.
La majorité soit environ 69% est constituée d'énergie noire qui semble responsable de l'expansion de l'univers. Elle n'interagit pas avec la matière baryonique, même gravitationnellement.

La matière noire n'émet pas de lumière, elle est donc très difficile à étudier. On la détecte par ses effets gravitationnels, par exemple par la façon dont elle courbe la lumière au voisinage des galaxies par production d'effet de lentille gravitationnelle. On a aussi révélé sa présence pour expliquer les vitesses de rotation en fonction de la distance au centre dans les galaxies.
On ne peut donc faire que des prédictions sur sa nature. On pense que les particules de matière noire passent à travers la matière baryonique donc à travers notre corps sans réagir. Une des principales théories sur la nature de la matière noire est sous la forme de particules massives à faible interaction, WIMPS en anglais (Weackly Interactive Massive Particules). Cette classe de particules est la conséquence naturelle de l'idée de supersymétrie qui est une partie du modèle de la physique des particules. La théorie de la supersymétrie propose que chaque type de particule a son identique antiparticule chargée en sens inverse. les WIMPS n'ayant pas de charge elles se comportent comme leur propre antiparticule. Particule et antiparticule explosent sous forme de lumière et énergie quand elles sont mises en présence. par contre malgré que ces particules soient très massives elles traversent facilement la matière baryonique comme le font les neutrinos de masse nulle.
La matière noire serait apparue très tôt après le Big Bang pour former des amas d'étoiles.

On a aussi découvert des galaxies sans matière noire






Nous savions que l'univers est en expansion, mais dans les années 90 on a constaté que les supernovae de type 1A qui servent à mesurer les distances dans l'univers ont leur luminosité qui évolue avec l'éloignement de telle façon qu'elle ne peut être expliquée que par une accélération de l'expansion. Pour que cette accélération puisse se produire il faut imaginer une energie qui provoque une pression négative qui accélère le phénomène. C'est ce qui a été désigné par énergie sombre ou noire car elle n'est pas visible. Il existe d'autres théories qui pourraient auussi expliquer cette accélération, parmi lesquelles des variations de la constante cosmologique ou une variation de la gravité qui se produiraient avec les trè grands éloignements.
Ces théories font l'objet de nombreuses recherches actuellement