Aujourd'hui, je vous explique l'expansion de l'univers



Beaucoup de gens ont une mauvaise représentation de l'expansion de l'Univers, à cause des médias et autres qui véhiculent l'image du big bang comme une "explosion". Ils se représentent ça comme toute la matière réunie dans un espace très petit, puis qui explose, et toute la matière s'éloigne de ce point dans toutes les directions. Mais ce n'est pas du tout le cas ! Du coup, beaucoup de personnes posent des questions du genre "Si on allait plus vite que l'expansion de l'univers, est-ce qu'on pourrait en sortir ?" ou encore "Si on analyse la trajectoire des galaxies, est-ce qu'on pourrait retrouver le centre de l'univers, l'endroit où a eu lieu le big bang ?".
Mais ces questions n'ont en fait aucun sens.

Il y a plusieurs modèles de l'univers, finis ou infinis (En fait, il y en a 3, on les appelle les modèles de Friedmann). Je vais prendre le modèle fini parce que c'est le plus parlant. Quand on dit que l'univers est fini, ça ne veut pas dire qu'il a des limites, qu'on peut en sortir. Quelle que soit la direction dans laquelle on se déplace, si on avançait toujours en ligne droite, on se retrouverait au même point. L'univers est "enroulé" de façon à ce qu'on ne puisse pas en sortir. C'est comme la surface de la Terre : Si on se déplace uniquement au sol, on peut avancer autant qu'on veut sans qu'il y ait un grand mur pour nous bloquer. On fait simplement le tour de la Terre. Pour l'univers, c'est le même principe, mais pour que ce soit possible il faudrait qu'il soit "enroulé" sur lui-même dans une 4ème dimension.

Comme il est impossible pour un humain de se représenter 4 dimensions, on va en enlever une et l'univers est alors représenté par la surface d'une sphère. Attention, c'est uniquement la SURFACE, on ne peut pas aller à l'intérieur de la sphère. On peut se déplacer à la surface de la sphère suivant deux dimensions, et on peut avancer à l'infini sans qu'on atteigne une limite. L'univers n'a donc pas de centre.

Maintenant, si on imagine que cette sphère est un ballon de baudruche, et que les galaxies sont représentées par des petits points dessinés sur sa surface. Si on gonfle le ballon, la surface augmente, donc la taille de l'univers augmente : Il est en expansion. De plus, chaque point, donc chaque galaxie, s'éloigne de TOUTES les autres galaxies, sans qu'il y ait un réel déplacement, on ne peut pas définir de trajectoire à cet éloignement. Il ne s'agit pas vraiment d'un mouvement, c'est uniquement dû à la surface du ballon qui augmente. Et plus les points sont éloignés, plus il s'éloignent "vite".
Si on représente l'univers comme ça, comme la surface d'une sphère, ça n'a donc aucun sens d'aller "plus vite" que l'univers : On peut se déplacer dans n'importe quelle direction, on restera toujours à l'intérieur

Le gonflement du ballon correspond à l'expansion de l'univers en fonction du temps : plus on avance dans le temps, plus l'univers est grand. A l'inverse, plus on recule dans le temps, plus il est petit. Quand on représente l'univers par la surface d'une sphère, le temps est représenté par tous les axes qui ont pour origine le centre de la sphère : Quand on avance dans le temps, la sphère grandit. Si on remonte au tout début du temps, la sphère se rapproche de plus en plus du centre, elle est de plus en plus petite, et quand on arrive au temps t=0, alors là l'univers est regroupé en un seul et unique point, une singularité qu'on appelle "big bang". Mais ce point, au moment du big bang, représente tout l'univers ! Le big bang a eu lieu PARTOUT. D'ailleurs, quand les scientifiques observent les rayonnements lumineux en provenance des premiers instants de l'univers, ce qu'on appelle le "fond diffus cosmologique", ils ne regardent pas dans une direction particulière : Ce rayonnement provient de partout ! La lumière qui provient du big bang, c'est en fait toute la sphère dont nous sommes le centre et qui a pour rayon 13.7 milliards d'années lumières (car l'univers a 13.7 milliards d'années).

Tous ces phénomènes, ils se manifestent scientifiquement de différentes manières. Comme je l'ai expliqué dans le topic "Aujourd'hui, je vous explique... [N°1]" sur le décalage vers le rouge, on a observé que toutes les galaxies semblent s'éloigner de nous, comme si nous étions le centre de leur éloignement. Elles s'éloignent toutes pile dans la direction opposée à nous. Mais ce n'est pas parce qu'on est méchante et qu'elles ne nous aiment pas Quel que soit le point de l'univers où on se trouve, on observe le même phénomène.
http://www.noelshack.com/uploads/12062009/expansion076746.JPG

Sur ce petit "schéma" (je sais même pas si ça mérite le nom de schéma ^^), on voit bien que la galaxie B n'a pas de trajectoire particulière, son mouvement apparent dépend uniquement de l'endroit où on se trouve.
Ensuite, le fait qu'une galaxie s'éloigne plus vite quand elle est plus éloignée de nous, c'est en fait la constante de Hubble qui détermine ça. Elle est de 75 km/s par Mpc (méga parsec). Une galaxie située à 1 Mpc s'éloigne à 75 km/s ; Une galaxie située à 2 Mpc s'éloigne à 150 km/s, etc... Ce n'est pas réellement une constante, puisqu'elle varie légèrement en fonction du temps : L'expansion était très rapide au tout début de l'univers, puis elle s'est ralentie, et de nos jours elle commence à s'accélérer de nouveau pour une raison inconnue.