La cosmologie

La cosmologie est une science très particulière, puisque son sujet d'étude est l'Univers dans son ensemble. On y navigue souvent aux frontières de la science, de la philosophie et de la métaphysique.

 

C'est la théorie de la Relativité Générale, établie par Einstein au début du 20e siècle, qui a permis d'aborder l'étude de l'Univers d'un point de vue plus scientifique. Moyennant un certain nombre d'hypothèses simplificatrices (par exemple qu'à très grande échelle, la matière et l'énergie peuvent être considérées comme réparties de manière homogène), on arrive à des équations relativement simples, les équations de Friedmann-Lemaître, qui prédisent que l'Univers est en expansion. Cette expansion a été confirmée dès la fin des années 1920, avec la découverte par Hubble que les galaxies s'éloignent les unes des autres avec une vitesse proportionnelle à leur distance.

 

L'Univers aurait dès lors pris naissance dans un état très condensé, et donc très chaud, que l'on a baptisé Big Bang. Ce modèle du Big Bang fut confirmé de manière éclatante en 1964 avec la découverte par Penzias et Wilson du rayonnement de fond cosmologique, qui est en quelque sorte une relique d'un état antérieur, où l'Univers était 1000 fois plus chaud qu'actuellement.

 

Cependant, pour expliquer les mouvements des étoiles dans les galaxies, et des galaxies elles-mêmes dans les amas, on a dû postuler l'existence d'une forme de matière inconnue, n'émettant pas de lumière et détectable uniquement par son effet gravitationnel, la fameuse « matière sombre ». Celle-ci serait 5 à 6 fois plus abondante que la matière ordinaire, constituée d'atomes et de molécules.

 

En outre, pour expliquer l'accélération de l'expansion de l'Univers, découverte à la fin des années 1990, on a postulé l'existence d'une forme nouvelle d'énergie ayant, contrairement à la gravitation, un effet répulsif : l'énergie sombre, qui serait la forme dominante d'énergie à l'échelle de l'Univers.

 

Le modèle cosmologique couramment admis prédit donc que 95% du contenu de l'Univers est constitué de « substances exotiques », inventées pour la cause et encore non identifiées à ce jour, malgré d'ambitieux programmes de recherche, à la fois théoriques et observationnels.

 

 

La loi de Hubble:

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Courbe de rotation d'une galaxie spirale, expliquée en introduisant un halo de matière sombre:

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Contenu de l'Univers:

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