Humains

Qu'étions-nous, que sommes-nous, qu'allons-nous devenir ?
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Fig. 1 : des milliards de galaxies de milliards d'étoiles.

Préambule

L'univers est composé de milliards d'amas d'étoiles –les galaxies- composés de milliards d'étoiles. Il est tellement vaste qu'il pourrait être infini.
En observant une étoile avec son téléscope, un astronome peut déterminer à quelle distance elle se trouve de Terre. Si, par exemple, elle se trouve à 12,7 Gal (giga ou milliards d'années-lumière), cela signifie que sa lumière a mis 12,7 Ga (milliards d'années) pour nous parvenir. Cela prouve qu'elle brillait, et donc qu'elle existait, il y a 12,7 Ga.
Cela montre aussi qu'un téléscope peut servir à dater les événements de l'univers.

Je n'ai pas choisi 12,7 Ga par hasard. C'est précisément l'âge des plus vieilles étoiles de l'univers. Autrement dit, il n'y avait pas d'étoile avant ce moment.


Fig. 2 : la distance indique l'âge des étoiles.

Comment peut-on l'affirmer ?
Souvenons-nous qu'il y a des milliards de milliards d'étoiles.
Supposons que les trois étoiles de ce schéma auraient brillé il y a 20 Ga.
Si la première se trouvait à 10 Gal. Sa lumière aurait dépassé Terre depuis très longtemps et elle ne serait plus visible.
Si la deuxième étoile se trouvait à 30 Gal. Sa lumière ne serait visible que dans 10 Ga.
Par contre, vu le nombre d'étoiles, il y en aurait eu beaucoup, comme la troisième du schéma, à 20 Gal de Terre et qui seraient visibles aujourd'hui. Or, il n'y en a aucune visible et âgée de plus de 12,7 Ga. Ce n'est pas dû aux nuages ni au téléscope mais parce qu'il n'y en a pas.

Qu'y avait-il, dans ce cas, avant les premières étoiles ?
Hé bien, la plus vieille "lumière" observable possible, la marque de la lumière originelle de l'univers, parcours 13,7 Gal pour nous parvenir. Elle nous permet de voir l'univers d'il y a 13,7 Ga et elle nous prouve qu'avant il n'existait aucune lumière. C'est à ce moment que le récit commence.


Fig. 3 : images du fond diffus cosmologique.

-13,7 Ga PREMIERS ATOMES LÉGERS

SITUATION

Le rayonnement fossile est le plus ancien que nous recevons et il nous montre l’image du cosmos il y a 13,7 Ga (le fond diffus cosmologique). C’est l’image d’un univers où la température et la pression sont presque infinies, où il n’existe partout que les atomes les plus légers (H, He, Li) et où il n’existe ni étoile ni corps spatial (planètes, astéroïdes).

EVOLUTION

Il existe dans l'espace des endroits où règne une attraction –gravité- inimaginable (instabilités gravitationnelles). Cette gravité attire les atomes proches avec une force telle qu'ils s'écrasent les uns les autres pour former des atomes plus gros. L'H devient de l'He. Ces réactions s'appellent des fusions nucléaires. Elles dégagent tellement d'énergie qu'elles forment les premières étoiles. Il n'en existe pas de traces mais les premières planètes gazeuses ont dû être formées à peine quelques millions d'années plus tard.

Fig. 4 : nébuleuse.

-12,7 Ga PREMIÈRES ÉTOILES

SITUATION

Les plus anciennes étoiles observables ont 12,7 Ga. Elles ont donc été formées en 1 Ga.

EVOLUTION

La fusion nucléaire au sein des premières étoiles produit les premiers noyaux d'atomes lourds (fer -Fe-, nucléosynthèse stellaire). En fin d’existence, les plus grosses étoiles –géantes- explosent et répandent leurs atomes et leurs poussières qui errent dans l’espace et se rassemblent en nuages appelés nébuleuses. Sous l’action d’instabilités gravitationnelles les nébuleuses permettent la formation de nouvelles étoiles et de planètes.


ET AVANT LES PREMIERS ATOMES ?

Le fond diffus cosmologique est observable et probant. Mais qu’y avait-il avant ces atomes légers qui remplissaient, seuls, l’univers entier ?
Dans l'état actuel de la science, les événements décrits ci-dessous sont probables mais invérifiables. Ils se seraient produits au fur et à mesure de la diminution de température et de pression. Cette théorie est connue sous le nom de théorie du big bang. Les explications que j'en donne sont simplifiées et destinées à donner une idée de ce qui s'est passé.

Epoque 0

Albert Einstein a démontré le lien entre l'énergie et la matière.
Il est possible que la température et la pression infinies empêchent la présence de matière. Il n'y a, dans ces conditions, que de l'énergie.

Epoque 1 : baryogénèse

Comme la vapeur se transforme en eau en-dessous de 100 °C, la chute de température et de pression provoque l'apparition des éléments constitutifs des atomes. Tous les composants de tous les atomes de toute la matière de l’univers.
Cette phase est appelée baryogénèse, du nom des particules atomiques –baryons-. Les plus connues sont le proton, le neutron et l’électron. Du grec barys qui signifie lourd.
Leur agitation est telle qu'ils sont incapables de se combiner.

Epoque 2 : nucléosynthèse primordiale

Cette époque correspond à la combinaison des neutrons et des protons pour former des noyaux légers (H -1 n/0 p-, He -2/2-, Li -3/4-).

Epoque 3 : recombinaison

Les électrons se combinent avec les noyaux et forment les premiers atomes légers. L’apparition des atomes porte le nom de recombinaison. La pression et la température permettent aux photons de s'échapper ce qui donne naissance, il y a 13,7 Ga, au fond diffus cosmologique.
La baryogénèse et la nucléosynthèse primordiale n'auraient duré qu'une fraction de seconde. La recombinaison pourrait avoir duré 380.000 a.


T.M.

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L'homme ne peut que garder les pieds sur Terre. Malheur à lui si Terre ne le supporte plus.