COSMOLOGIE

« COSMOLOGIE Science de la structure et de l'évolution de l'univers dans sa totalité.

Pendant des millénaires on a posé les questionssuivantes : « quelle est la structure de l'univers ? », « l'univers a-t-il toujours existé ? » « l'univers a-t-il une fin ? ».

Cesquestions n'ont pris un éclairage nouveau qu'au XX ème siècle grâce à l'emploi de télescopes puissants, deradiotélescopes, de vaisseaux spatiaux et l'élaboration de nouvelles théories fondamentales- la théorie de la relativité etla mécanique quantique.

La cosmologie moderne est née, créatrice de modèles cosmologiques comme le modèle du BigBang, tirant arguments de faits physiques indiscutables comme la récession des galaxies ou le rayonnement résiduel à 2°7K.

La cosmologie est née avec la reconnaissance de l'existence du système solaire sous sa forme moderne où le soleiloccupe le centre et où la Terre n'est qu'une planète parmi les autres, avec son satellite la Lune.

Vénus, Jupiter, Uranus,Saturne et Neptune, Mercure, Mars, Pluton.

C'est la révolution de Copernic et de Galilée.

Le système solaire a été explorépar les vaisseaux spatiaux Voyager 1 et Voyager 2 (1977).

Ils ont découverts 22 nouveaux satellites : 3 pour Jupiter, 3pour Saturne, 10 pour Uranus et 6 pour Neptune.

Les distances deviennent si grandes que plutôt de les exprimer enmillions ou milliards de kilomètres on les exprime en années lumières (distance parcourue par la lumière en une année).

Audelà du système solaire se trouvent des étoiles, qui forment un système lié par la gravitation.

L'ensemble forme unegalaxie, la Voie Lactée, qui contient le système solaire et quelques centaines de milliards d'étoiles avec une extension del'ordre de 100 000 années lumière.

Il existe dans l'univers de nombreuses régions où naissent et se concentrent lesétoiles, Quelques centaines de milliards de galaxies pour l'univers observable, beaucoup plus pour l'univers tout entierdont on ne connait pas la taille.

Devant cette prolifération de galaxies dans l'univers il semble naturel de postuler quel'univers est homogène et isotrope, et que toutes les observations faites sur la terre ou dans son environnementimmédiat, sont en droit extrapolables à l'ensemble de l'univers.

C'est là le principe cosmologique, fondement de lacosmologie.

Toute considération cosmologique ne peut que s'appuyer sur une théorie de la gravitation, seule forcesusceptible d'agir sur un ensemble aussi vaste et aussi peuplé d'objets.

C'est l'attraction universelle selon Newton.

Larelativité générale d'Einstein (1915) ouvre la possibilité d'une cosmologie scientifique.

La gravitation y est remplacée parune propriété intrinsèque de l'espace-temps, sa courbure, qui trahit la présence de matière.

Dès sa création Einstein tentad'appliquer la relativité générale à l'univers dans sa totalité mais sans succès.

En réalité le tout premier modèlecosmologique à avoir été proposé, par Albert Einstein lui-même, ne contenait pas d'expansion de l'univers.

Ce modèle,désormais appelé univers d'Einstein est statique, et avait été bâti par Einstein de façon à ne pas comporte de phased'expansion.

C'est dans ce modèle qu'il avait introduit une constante cosmologique ad hoc pour éviter le problème.

Ilregrettera plus tard cette construction, la qualifiant de « plus grande erreur de sa vie ».

C'est le mathématicien russeAlexandre Friedmann (1888-1925) qui a construit le premier une théorie cosmologique relativiste correcte en 1922-1924.En résolvant les équations de la théorie de la gravitation d'Einstein, en tenant compte du principe cosmologique, Friedmana montré que l'univers ne peut rester inchangé et que selon les conditions initiales il doit se dilater ou se contracter.

Il adonné la première évaluation vraisemblable de l'âge de l'univers.

Friedman fut le premier après des millénaires à mettre endoute le caractère statique de l'univers.

Proposition si inhabituelle que dans un premier temps Einstein lui-même n'y crupas.

Il pose pour le premier le problème du début et de la fin de l'univers de façon scientifique.

En 1927 l'abbé GeorgesLemaitre (1894-1966) arriva aux mêmes conclusions que Friedman.

Mais avec de surcroit une confrontation avec lesrésultats expérimentaux obtenus par Hubble en 1923-1924 (récession des galaxies), indiquant pour la première fois que ledéplacement vers le rouge dans le spectre des galaxies révèle l'expansion de l'univers.

L'évaluation des travaux deFriedman et Lemaître a lieu ici après coup, car sur le moment ils n'attirèrent pas l'attention et leurs travaux ont étélongtemps sous estimés.

Jusque vers les années 60 le développement de la cosmologie a souffert de ce que la relativitégénérale était considérée comme une activité spéculative et n'était pas entrée dans le courant majeur de la physiquethéorique.

La découverte du rayonnement cosmique diffus en 1965, interprété comme un rayonnement résiduel du BigBang a 66 eu un effet choc pour le développement d'une cosmologie physique.

Les physiciens américains J.A.

Wheeler etsoviétique J.

B.

Zeldovich constituent des écoles d'astrophysique théorique relativiste.

Ce dernier publie en 1967 avec I.D.Novikov un ouvrage pionnier Astrophysique relativiste.

On assiste en 1973 à la parution du premier traité moderne sur larelativité générale, le chef d'oeuvre de Charles W.

Misner, Kip S.

Thorne and John A.

Wheeler Gravitation, et en 1975 dulivre de Jacob B.

Zeldovich et Igor D.

Novikov Structure et évolution de l'univers.

Nous assistons alors au développementde théories cosmologiques, dont la théorie du Big Bang est le prototype.

L'univers statique est définitivement disqualifié.L'univers est en développement.

L'univers a donc une origine Le défaut de ces modèles cosmologiques qui rendentpourtant compte de nombreuses observation, est de ne pas tenir compte de 95% de l'univers non identifié par desobservations On parle de matière noire et d'énergie noire, pour désigner des réalités qui nous échappent totalement.

Saufque des observations montrent que l'expansion de l'univers est une expansion accélérée, ce qui suppose l'existence d'uneénergie répulsive qui remplit l'univers, l'énergie noire.

Dans les équations d'Einstein cela revient à introduire une constantecosmologique.

La théorie du Big Bang décrit une expansion de l'univers à partir d'un état infiniment chaud et dense.

Maisles équations ne permettent que de remonter au plus près du Big Bang et ne décrive pas ce qu'il advient dans un tempsinférieur au temps de Planck, où il faut jumeler mécanique quantique et relativité générale.

Problème non résolu à ce jourpar la cosmologie quantique.

Tous les scénarios proposés se bornent à juxtaposer ces deux théories de base sans lesmêler intimement.

Les scénarios existants sont autant de théories sous déterminées par les données expérimentalesselon la thèse de Duhem-Quine.

A une théorie comme celle du big bang s'opposent les théories qui font remonter lanaissance de l'univers à une fluctuation quantique du vide Ces théories supposent qu'à l'origine l'univers est invisible dansun état de vide quantique.

Un scénario propose même un modèle semi classique où l'univers passe de l'état vide à un étatexcité par absorption d'énergie provenant de l'expansion de l'univers.

L'univers aurait donc toujours existé sous formepotentielle Les cosmologistes rivalisent d'imagination pour décrire des scénarios où la notion même de création leuréchappe toujours.

Avant toute chose il y a encore un avant.

Pas de création ex nihilo.. »