L'univers de Stephen Hawking: Au commencement

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Stephen Hawking soulève dans cette émission une question fondamentale : l'univers a t-il toujours existé ou bien a t-il eu un début ?
On peut également se demander comment cet univers se développe t-il et fonctionne-t-il ?
Ce reportage nous permet de répondre en grande partie à ces questions...

Albert Einstein avait une conception préalable qui lui faisait suggérer que l'univers était statique.
Pourtant, avec l'émergence de sa théorie de la relativité, il a du se rendre à l'évidence que celui-ci était soit en extension, soit en contraction.
A sa théorie, il ajoute ce qu'il appellera la « constante cosmologique » qui permet à l'univers de conserver une taille invariable.

Georges Lemaître, prêtre catholique n'était pas d'accord avec sa vision des choses et a fait lui-même des recherches scientifiques. Ce fut grâce à lui que la notion du Big Bang a été mise en place.
En effet, selon lui il y a bien une origine à l'univers et tout serait parti d'un atome primitif de forte densitée. Suite au big-bang, le cosmos serait en constante expansion.
Le Père Michael Heller est lui aussi un cosmologue et nous explique que le vatican a lui-même son propre conseil scientifique. Le but recherché ici par l'église serait de faire cohabiter la vision scientifique et la vision catholique des choses.

Il fallut attendre l'arrivée d'une spéculation d'Edwin Hubble pour réussir à mettre tout le monde d'accord.
Selon lui, ces nuages ou nébuleuses qu'on observait dans le ciel la nuit n'étaient pas un phénomène atmosphérique mais existaient dans le cosmos, à l'extérieur de notre galaxie.

En 1917, sur le Mont Wilson en Californie a été installé le plus performant des télescopes jamais construit à l'époque et c'est avec celui-ci qu'Hubble put étudier de près ces amas brumeux dans le ciel. Il découvrît ainsi que ce sont en fait des galaxies extérieures à la notre et a pu estimer leur distance.
La plus proche de la notre serait donc lointaine d'un million d'années lumières.
Ainsi, il put donner une idée bien plus réelle de la grandeur de l'univers.
Ensuite, en étudiant la lumière émise par les galaxies, il s'est rendu compte que ces dernières se déplaçaient, mais aussi que plus une galaxie était loin de nous et plus elle s'éloignait vite : c'est la loi de Hubble.

C'est lors d'une réunion en 1931 que les trois grands hommes se sont rencontrés pour discuter de leurs découvertes.
Lemaître en s'appuyant sur les recherches d'Hubble réussit finalement à convaincre Einstein que l'univers était en expansion et que donc sa constante cosmologique était totalement erronée.

Fred Hoyle se plaça en opposant de la théorie du Big-Bang.
En 1948, lui et ses collaborateurs postulèrent la théorie de l'univers stationnaire qui consistait à dire que bien que le cosmos soit en expansion, cela était compensé par la création continuelle de matière. Les propriétés générales de l'univers resteraient donc identiques.
Le point faible de cette théorie, c'est qu'elle ne peut pas expliquer comment s'est formée toute la matière de l'univers et c'est donc la théorie du big-bang qui prédominera.
Pour les partisans de cette théorie la fusion d'éléments légers permet la création d'éléments plus lourds dans les étoiles.
Ainsi, les étoiles naissent lorsque les nuages d'hydrogènes se rapprochent entre eux sous l'effet de la gravitation. Sous l'effet de la pression, les atomes d'hydrogène se fonderaient avec des atomes d'helium formant ainsi une chaine de fusion d'éléments de plus en plus lourds jusqu'à l'arrivée du fer.
Pour eux, la fusion d'éléments plus lourds que le fer ne pourrait se faire que sous l'action d'une supernovae qui disperseraient ces éléments sous forme de poussières et ces dernières permettraient ensuite la formation de nouvelles étoiles, planètes puis d'engendrer la vie.
Pour Hoyle, si un big-bang avait bien eu lieu, il devrait en rester une trace infime dans l'espace et c'est ce que les scientifiques de la théorie opposée vont tenter de trouver.

En 1964, le professeur Bob Dick organisa donc une expérience qui consistait à monter sur un toit une antenne à ondes centimétriques.
En parallèle, Penzias et Wilson ont également utilisé une corne de détecteur utilisée à la base pour recevoir les premières communications radios des satellites, et leur découverte fut époustouflante... Partout où ils pointèrent la corne, ils captèrent des bruits très importants. C'est ce qu'on appelle le « rayonnement de fond » et ce serait bien le vestige tant recherché.
A partir de ce moment, la théorie de l'univers stationnaire ne pouvait donc plus être considérée comme valide.

En arrivant à Cambridge, Stephen Hawking se trouva sous la tutelle du professeur d'astrophysique Dennis Sciama.
Il finira par choisir comme sujet de thèse les conditions originelles du big-bang.
Pour cela il s'inspira des études de Roger Penrose qui prouva que lorsque les grandes étoiles s'effondrent, elles se contractent dans un trou noir au sein duquel doit exister un point excessivement dense appelé « singularité ». Ce point, par analogie pourrait être aussi dense et primitif que l'univers primitif.
Stephen Hawking va donc considérer tout l'univers comme une gigantesque étoile à l'intérieure de laquelle il faudrait trouver cette fameuse singularité.
Il affirma donc, que le Big-Bang n'était rien d'autre qu'une singularité.

Cependant, l'univers primitif ne pouvait pas être uniforme car sinon les galaxies n'auraient pas pu voir le jour. Pourtant Penzias et Wilson observèrent ce rayonnement dans toutes les directions...
George Smoot se pencha donc sur cette question et chercha dans la température de l'univers primitif des variations de chaleur et de fraîcheur.
Avec un détecteur d'ondes centimétriques, il dressa une carte très précise du rayonnement du Big-Bang en y faisant figurer les points froids où se sont formées les galaxies.
Pour réaliser cet exploit, il utilisa le satellite COBE qui fournit des résultats impressionnants.
Il put ainsi obtenir une image de l'univers tel qu'il était à son origine, il y a quinze milliards d'années.
Les résultats ont donc permis de prouver la théorie du Big-Bang en montrant que l'univers primitif n'était effectivement pas homogène et qu'il y existait des infimes variations de température.

Dans un futur proche, des successeurs du satellite COBE permettront de mettre en avant de nouvelles découvertes concernant la théorie du Big-Bang.
En attendant, pour le moment, la science et la religion se sont mis d'accord sur l'origine de l'univers bien qu'elles ne l'expliquent pas de la même manière...

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Complément : Big-Bang



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