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Pourquoi certains astronomes ont-ils insisté sur un univers sans commencement ?

L'homme qui a inventé l'expression « Big Bang » rejetait la théorie qu'elle désigne. Une faible lueur de micro-ondes venue de toutes les directions du ciel a rendu sa propre théorie très difficile à défendre.

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Parce qu'ils tenaient à un principe : l'univers devait avoir la même apparence en tout temps et en tout lieu. En 1948, Hermann Bondi, Thomas Gold et Fred Hoyle ont publié des articles influents sur le modèle stationnaire, qui conciliait ce « principe cosmologique parfait » avec un univers en expansion : à mesure que les galaxies s'éloignent, de la nouvelle matière est créée en continu, si bien que la densité ne baisse jamais. Ni début ni fin. Hoyle est devenu le défenseur le plus célèbre de cette idée, et à la radio de la BBC, il a baptisé en plaisantant la théorie rivale « Big Bang » (le « grand boum »), même s'il a plus tard nié l'avoir fait par dérision.

Pendant un temps, les deux théories ont semblé être à égalité. Mais les preuves se sont accumulées contre le modèle stationnaire. Des objets radio puissants comme les quasars n'apparaissaient que très loin, ce qui signifiait qu'ils n'avaient existé que dans un lointain passé, comme le prédisait la théorie du Big Bang, alors que le modèle stationnaire, toujours identique à lui-même, prévoyait de tels objets partout, y compris tout près. Dès 1961, des tests statistiques fondés sur des relevés de sources radio ont fourni de solides preuves contre lui.

Le coup de grâce est venu en 1964, avec la découverte d'un faible rayonnement micro-onde provenant uniformément de toutes les directions du ciel, le fond diffus cosmologique, comme l'avait prédit la théorie du Big Bang. Les partisans du modèle stationnaire ont tenté de l'expliquer comme de la lumière d'étoiles diffusée par la poussière galactique, mais le signal était trop uniforme dans toutes les directions pour venir d'innombrables sources ponctuelles, il ne montrait pas la polarisation que produit la diffusion, et son spectre était trop proche de celui d'un corps noir idéal. Comme l'a écrit le physicien Steven Weinberg en 1972, si ce rayonnement était vraiment un rayonnement de corps noir, il serait difficile de douter que l'univers ait évolué depuis un état plus chaud et plus dense.

Une carte ovale du ciel entier montrant le fond diffus cosmologique sous forme de taches mouchetées rouges, jaunes et bleues représentant de minuscules différences de température.
Le fond diffus cosmologique, cartographié par le satellite Planck : sa lueur uniforme dans tout le ciel a contribué à réfuter le modèle stationnaire en 1964.Photo: ESA et la collaboration Planck · CC BY 4.0

Après cela, la plupart des astronomes ont accepté le Big Bang comme la meilleure explication de l'origine de l'univers. Hoyle n'a jamais complètement abandonné : en 1993, avec deux collègues, il a proposé une version modifiée « quasi-stationnaire » avec de petits « mini-bangs » répétés. Le Big Bang est pourtant resté la base acceptée de l'essentiel de l'astrophysique, et l'homme qui s'y opposait le plus est resté célèbre pour lui avoir donné son nom.

Quiz

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  1. 1.Que exigeait le modèle stationnaire pour maintenir constante la densité de l'univers pendant son expansion ?
  2. 2.Quelle découverte de 1964 a apporté la preuve la plus solide contre le modèle stationnaire ?
  3. 3.Quelle est l'origine ironique du terme « Big Bang » ?

Récap

Le modèle stationnaire s'est effondré dès la découverte en 1964 du fond diffus cosmologique, uniformément réparti et proche d'un rayonnement de corps noir, exactement ce qu'un univers primitif chaud et dense aurait dû laisser derrière lui, et quelque chose qu'un univers éternel et immuable ne pouvait pas expliquer de façon convaincante.

Le fait surprenant · Fred Hoyle, principal défenseur du modèle stationnaire, a donné son nom à la théorie du Big Bang par une plaisanterie à la radio de la BBC.

Sources (2)

Pas de source, pas d'affirmation. Chacun des 12 faits de cette leçon renvoie à au moins une de ces sources.

  1. [1]Steady-state model · Wikipedia
  2. [2]Fred Hoyle · Wikipedia
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