L’univers est rempli de milliards de galaxies et de milliards d’étoiles, ainsi que d’un nombre presque incalculable de planètes, de lunes, d’astéroïdes, de comètes et de nuages de poussière et de gaz – le tout tourbillonnant dans l’immensité de l’espace .
Mais si nous zoomons, quels sont les éléments constitutifs de ces corps célestes et d’où viennent-ils?
L’hydrogène est le plus courant élément trouvé dans l’univers, suivi de l’hélium; ensemble, ils constituent presque toute la matière ordinaire. Mais cela ne représente qu’une infime partie de l’univers – environ 5%. Tout le reste est fait de choses qui ne peuvent pas être vues et qui ne peuvent être détectées qu’indirectement.
Principalement de l’hydrogène
Tout a commencé avec un Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d’années, lorsque la matière ultra-chaude et densément tassée s’est soudainement et rapidement étendue dans toutes les directions à la fois. Millisecondes plus tard, l’univers nouveau-né était une masse palpitante de neutrons, protons, électrons, photons et autres particules subatomiques, tournoyant à environ 100 milliards de degrés Kelvin, à la NASA.
Chaque élément de matière qui compose tous les éléments connus du tableau périodique – et chaque objet de l’univers, des trous noirs aux étoiles massives en passant par les grains de poussière spatiale – a été créé pendant le Grand Bang, a déclaré Neta Bahcall, professeur d’astronomie au Département des sciences astrophysiques de l’Université de Princeton dans le New Jersey.
« Nous ne connaissons même pas les lois de la physique qui ont existé dans un environnement si chaud et dense », a déclaré Bahcall à Live Science.
Environ 100 secondes après le Bi g Bang, la température est tombée à 1 milliard de degrés Kelvin, toujours en ébullition. Environ 380000 ans plus tard, l’univers s’était suffisamment refroidi pour que les protons et les neutrons se réunissent et forment le lithium, l’hélium et l’isotope d’hydrogène deutérium, tandis que les électrons libres ont été piégés pour former des atomes neutres.
Parce qu’il y avait tellement de protons dans l’univers primitif, l’hydrogène – l’élément le plus léger, avec un seul proton et un neutron – est devenu l’élément le plus abondant, représentant près de 95% de l’univers » Les atomes de s. Près de 5% des atomes de l’univers sont de l’hélium, selon la NASA. Puis, environ 200 millions d’années après le Big Bang, les premières étoiles se sont formées et ont produit le reste des éléments, qui représentent une fraction du 1% restant de toute la matière ordinaire de l’univers.
Particules invisibles
Quelque chose d’autre a été créé pendant le Big Bang: la matière noire. « Mais nous ne pouvons » pas dire quelle forme il a pris, parce que nous n’avons « pas détecté ces particules », a déclaré Bahcall à Live Science.
La matière noire ne peut pas être observée directement – pour le moment – mais ses empreintes digitales sont préservées dans la première lumière de l’univers, ou le rayonnement cosmique de fond micro-ondes (CMB), comme de minuscules fluctuations du rayonnement, a déclaré Bahcall. Les scientifiques ont proposé pour la première fois l’existence de la matière noire dans les années 1930, théorisant que l’attraction invisible de la matière noire devait être ce qui maintenait ensemble des amas de galaxies en mouvement rapide. les taux de rotation des étoiles plus rapides que prévu.
Sur la base des découvertes de Rubin, les astrophysiciens ont calculé que la matière noire – même si elle ne pouvait pas être vue ou mesurée – doit constituer une partie importante de la Mais il y a environ 20 ans, les scientifiques ont découvert que l’univers contenait quelque chose d’encore plus étrange que la matière noire: l’énergie noire, que l’on pense être beaucoup plus abondante que la matière ou la matière noire.
Une force irrésistible
La découverte de l’énergie noire a eu lieu parce que les scientifiques se demandaient s’il y avait suffisamment de matière noire dans l’univers pour provoquer l’expansion ou inverser la direction, provoquant l’effondrement de l’univers sur lui-même.
Et voilà, lorsqu’une équipe de chercheurs a étudié cela à la fin des années 1990, ils ont découvert que non seulement l’univers ne s’effondrait pas sur lui-même, mais qu’il se développait vers l’extérieur à un rythme toujours plus rapide. Le groupe a déterminé qu’une force inconnue – appelée énergie sombre – poussait contre l’univers dans le vide apparent de l’espace et accélérait son élan; les découvertes des scientifiques « ont valu aux physiciens Adam Riess, Brian Schmidt et Saul Perlmutter le prix Nobel de physique en 2011.
Les modèles de la force nécessaire pour expliquer le taux d’expansion accélérée de l’univers suggèrent que l’énergie noire doit compenser entre 70% et 75% de l’univers. La matière noire, quant à elle, représente environ 20% à 25%, tandis que la matière dite ordinaire – ce que nous pouvons réellement voir – est estimée à moins de 5% de l’univers, a déclaré Bahcall.
Considérant que l’énergie noire représente environ les trois quarts de l’univers, comprendre que c’est sans doute le plus grand défi auquel sont confrontés les scientifiques aujourd’hui, l’astrophysicien Mario Livio, alors avec le Space Telescope Science Institute de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland, a déclaré au site sœur de Live Science Space.com en 2018.
«Bien que l’énergie noire n’ait pas joué un rôle énorme dans l’évolution de l’univers dans le passé, elle jouera le rôle dominant dans l’évolution de l’avenir », a déclaré Livio. « Le destin de l’univers dépend de la nature de l’énergie sombre. »
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Publié à l’origine sur Live Science.