La naissance du monde : Énergie originelle
La naissance du monde, telle que la décrit la cosmologie moderne, part d’un constat : l’Univers était autrefois extrêmement chaud et dense, et il contenait déjà, sous forme d’énergie, tout ce qui allait devenir la matière, la lumière et les galaxies. D’où vient cette énergie originelle ? La science ne le sait pas. Des théories explorent la question, mais elles restent aujourd’hui des hypothèses.
Ce qui est établi : un Univers primordial chaud et dense
Le modèle du Big Bang repose sur plusieurs observations solides. Les galaxies s’éloignent les unes des autres, signe que l’Univers est en expansion. Le rayonnement fossile, ou fond diffus cosmologique, découvert en 1965 par Arno Penzias et Robert Wilson, est la lumière émise lorsque l’Univers, encore très jeune, est devenu transparent. Enfin, les proportions d’hydrogène et d’hélium observées correspondent à celles que prévoit la physique de l’Univers primordial. D’après les mesures du satellite Planck, cette histoire a commencé il y a environ 13,8 milliards d’années.
Les limites de la physique connue
En remontant le temps, la température et la densité augmentent sans limite apparente. Aux tout premiers instants, la relativité générale, qui décrit la gravitation, et la mécanique quantique devraient toutes deux s’appliquer, mais aucune théorie confirmée ne les réunit. Le « temps zéro » n’est donc pas un événement décrit par la physique actuelle : c’est la frontière au-delà de laquelle nos équations cessent d’être fiables. Le Big Bang décrit l’évolution de l’Univers à partir d’un état chaud et dense, non la création de cet état.
Branes et hyperespace : une hypothèse
Pour aller plus loin, certaines théories issues de la théorie des cordes supposent un espace comportant davantage de dimensions que les trois que nous percevons. Notre Univers serait une « brane » (de « membrane »), une sorte de feuillet plongé dans cet espace. Dans le modèle dit ekpyrotique, proposé au début des années 2000, notamment par Paul Steinhardt et Neil Turok, la collision de deux branes aurait fourni l’énergie de l’Univers chaud primordial. D’autres scénarios, comme l’inflation cosmique, décrivent une phase d’expansion extrêmement rapide au terme de laquelle la matière et le rayonnement seraient apparus. Aucun de ces modèles n’est confirmé à ce jour.
Une question qui recule
Ces hypothèses déplacent la question plus qu’elles ne la résolvent : si notre Univers provient d’une collision de branes, d’où vient l’espace qui les contient ? Certains modèles imaginent un cosmos sans début ni fin, fait de cycles successifs ; d’autres envisagent que le temps lui-même ait commencé avec notre Univers. La science apporte des réponses partielles, testables par l’observation, mais elle n’offre pas de réponse définitive à la question de l’origine. Ce qui est certain, c’est qu’à partir de cette période mystérieuse, l’espace et le temps tels que nous les connaissons permettent de raconter l’histoire de l’Univers, de la formation des premiers noyaux à celle des étoiles et des galaxies.
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