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Vue d'artiste du big bang

Big Bang : avancer aux sources

58 min
À retrouver dans l'émission

Que connaît-on des débuts de l’histoire de notre univers ? A quand remontent les premiers modèles et comment en est-on arrivé au modèle actuel ? En quoi la cosmologie, avec l’étude du Big Bang et des modèles d’évolution d’univers, est-elle une science unique, avec des contraintes uniques ?

Vue d'artiste du big bang
Vue d'artiste du big bang Crédits : kyoshino - Getty

Si la théorie du Big Bang est aujourd’hui à peu près uniformément acceptée, nous en avons une perception très largement biaisée. Déjà parce qu’il ne s’agit pas d’une théorie, mais d’au moins la superposition de quatre couches théoriques bien distinctes qui se sont empilées au fil des ans, entre modélisation et confirmations observationnelles. Mais surtout, et peut-être avant tout, parce que nous avons tendance à voir le Big Bang comme l’origine, le début de tout alors qu’il faudrait certainement plus prendre le problème en sens inverse, et partir d’un point zéro qui serait ici, et maintenant. 

Big Bang, avancer aux sources : c’est le programme originel qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour parler de ces théories du Big Bang, de la façon dont elles se sont construites, empilées, de la complémentarité entre modèles et observations. Nous avons l’immense plaisir de recevoir aujourd’hui, ensemble et pour une heure Françoise Combes, astrophysicienne à l’Observatoire de Paris, professeur au Collège de France titulaire de la chaire « Galaxies et Cosmologie » autrice d’un récent « Que sais-je ? » sur le Big Bang aux PUF et Jean-Philippe Uzan, directeur de recherche CNRS à l’Institut d’Astrophysique de Paris, auteur de « Big Bang, comprendre l’univers depuis ici et maintenant » aux éditions Flammarion.

Le reportage du jour

Dans le hall de montage du laboratoire Astroparticule et Cosmologie, Jean-Christophe Hamilton et Steve Torchinsky travaillent aux phases de test de l'instrument Qubic qui doit trouver la trace de l'expansion de l'univers à ses tout premiers moments. Première technologique, cet interféromètre bolométrique est en cours d'intégration et de test. C’est un moment clé pour l’appareil, qui doit sonder le fonds diffus cosmologique – frontière visible de l’univers primitif - et trouver la trace de son expansion à ses tout premiers moments.  Si on parvient à la déceler, ce sera l’indice que le cosmos a connu une phase d’inflation phénoménale qui explique sa structure actuelle. A la fin de l’année, Qubic sera envoyé dans les hauteurs en Argentine - pour sonder l’espace à l’abri de tout bruit environnant. Par Tom Umbdenstock :

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8 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Reportage Tom Umbdenstock/ Jean-Christophe Hamilton et Steve Torchinsky

Repères

  • Dès 1917, les astronomes ont commencé à exploiter la relativité générale d’Einstein de 1915 pour élaborer des modèles d’Univers. Après Willem de Sitter et Alexandre Friedmann, c’est Georges Lemaître qui fut le premier, en 1927, à entrevoir la possibilité d’un Big Bang.
  • En 1964, les astrophysiciens Arno Penzias et Robert Wilson détectèrent le rayonnement fossile du Big Bang. Ils reçurent le prix Nobel de physique en 1978. La théorie du Big Bang fut alors lancée et ce que nous voyons aujourd’hui du fond diffus cosmologique correspond aux structures qui étaient présentes 380.000 ans après le Big Bang. 
  • L’Univers serait donc né il y a 13,8 milliards d’années, au moment de la singularité primordiale. Ensuite vient ce qu’on appelle le temps de Planck, lequel aurait duré 10 puissance -43 seconde. Le modèle inflationnaire prédit que l'univers aurait ensuite subi une expansion exponentiellement accélérée très importante, pendant seulement 10 puissance -32 seconde : les distances dans le cosmos auraient alors été multipliées par environ 10 puissance 26. Par la suite, l’expansion de l’Univers s’est poursuivie, mais de manière décélérée. Aujourd’hui, les scientifiques s’accordent à dire que cette expansion s’accélère de nouveau.
  • Tandis que le modèle de l’inflation nous amène d’une part à penser l’existence d’un multivers, et résout d’autre part le problème de l’horizon et celui de la platitude de l’Univers, son alternative, le modèle cyclique (ou du rebond), résout celui de la singularité primordiale.

Pour aller plus loin

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Les références musicales

Le titre du jour : "Space sciences : Hubble Space Telescope Views pour orchestre" par Matthew H. Fields

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Frahm

Intervenants
  • Physicien théoricien au CNRS, spécialiste de cosmologie et de gravitation.
  • Astrophysicienne à l'Observatoire de Paris, professeur au Collège de France et membre de l'Académie des sciences
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