L’âge de l’Univers, selon les estimations modernes, est de 13,7 ± 0,2 milliards d’années. Ce terme désigne la période qui s’étend du début de l’expansion de l’univers jusqu’à aujourd’hui. Cette valeur peut être déterminée de nombreuses façons, que nous examinerons ci-dessous.
Table des matières
Premières hypothèses
En se représentant la Terre comme le centre du monde, les scientifiques de l’Antiquité se sont mis dans une impasse à l’avance
La question de l’âge de l’univers était posée par les philosophes dans l’Antiquité. Les Grecs et les Babyloniens affirmaient l’éternité du monde, les Hindous en 150 av. J.-C. déterminaient le chiffre exact — 1 milliard 972 millions 949 mille 091 années, et parmi leurs contemporains étaient les plus proches de la vérité. Au XVIIe siècle, le théologien anglais John Lightfoot, après avoir analysé en profondeur les textes bibliques, a affirmé que la création du monde remontait à 3929 av.
Cependant, les célèbres scientifiques de l’époque, à savoir l’astronome allemand Johannes Kepler et le physicien anglais Isaac Newton, s’appuyant non seulement sur la Bible, mais aussi sur des observations astronomiques, ne sont toujours pas loin des théologiens et présentent les dates de 3993 et 3988 avant Jésus-Christ.
Détermination de l’âge de la Terre
Le principe de la datation au carbone radio-isotopique. C’est ainsi que l’on détermine l’âge des restes fossilisés d’êtres vivants sur Terre.
Depuis le milieu du XVIIIe siècle, on a commencé à étudier l’âge de la Terre de manière ciblée. Selon les modèles physiques connus, un scientifique français, Georges-Louis Leclerc de Buffon, a estimé le temps nécessaire pour que la température de la Terre baisse depuis sa formation jusqu’à ce qu’elle est aujourd’hui (de 75 à 168 000 ans). Selon le modèle physique de la Terre, celle-ci se présentait à l’origine comme une boule incandescente. En 1895, un ingénieur irlandais, John Perry, recalcule ce chiffre et obtient 2 à 3 milliards d’années. En 1896, Antoine Becquerel découvre la radioactivité et, neuf ans plus tard, le physicien britannique Ernest Rutherford propose une méthode d’estimation de l’âge des roches terrestres à l’aide de la désintégration radioactive.
L’idée était de déterminer la quantité d’un isotope radioactif qui avait eu le temps de se désintégrer, en utilisant les demi-vies connues pour calculer l’âge de l’échantillon. Les bases de la datation par radio-isotopes ont été développées par le radiochimiste américain Bertram Boltwood. Grâce à cette méthode, on a découvert dans les années 1920 que certains minéraux avaient environ 2 milliards d’années ! Il est évident que l’âge de la Terre ne peut excéder celui de l’Univers. Cette découverte a donc incité les scientifiques à trouver une méthode efficace pour calculer l’âge de l’Univers.
Aujourd’hui, on estime que 4,54 ± 0,05 milliards d’années se sont écoulées depuis l’origine de la Terre en tant que planète.
La chaleur des naines blanches
Comme nous le savons, les naines blanches, qui constituent le stade final de la vie de la plupart des étoiles, mettent très longtemps à se refroidir. En déterminant les caractéristiques de base d’une telle étoile, nous pouvons calculer sa température initiale, ainsi que la vitesse à laquelle elle se refroidit. Sur la base de ces données, il est déjà relativement simple de calculer l’âge de la naine blanche en question. Après avoir fait de nombreuses découvertes importantes, le télescope Hubble a trouvé en 2002 et 2007 les naines blanches les plus froides. L’âge de ces luminaires se situe entre 11,5 et 12 milliards d’années. Si l’on ajoute à ces valeurs entre un demi-milliard et un milliard d’années (l’âge des étoiles qui ont formé ces naines blanches), on obtient la valeur minimale de l’âge de l’univers.
Naine blanche dans la conception de l’artiste
L’âge maximal possible est déterminé par l’absence de naines blanches moins chaudes et est de 15 milliards d’années. Si l’univers était plus vieux, les scientifiques seraient en mesure de détecter au moins quelques objets anciens de ce type.
Amas d’étoiles plus anciens
La Voie lactée compte plus de 160 amas d’étoiles sphériques, dont le nombre d’étoiles peut varier de plusieurs milliers à plusieurs millions. Tous ces luminaires sont reliés par la force gravitationnelle et se sont très probablement formés à partir d’un seul nuage de gaz. Il s’ensuit que la plupart des étoiles de ces amas sont nées presque en même temps. En raison de leur structure et de leur taille, chaque étoile a pris son propre chemin d’évolution, et certaines sont déjà au stade de la même naine blanche. En calculant l’âge de chaque unité astronomique de l’amas en question, il est possible de déterminer avec une grande précision l’âge de l’amas globulaire lui-même.
En utilisant le même télescope Hubble, les astronomes ont pu analyser l’âge de 41 amas d’étoiles sphériques dans la Voie lactée. Le résultat a révélé que tous les amas de notre galaxie n’ont pas moins de 10 milliards d’années, le plus vieux (M4) ayant 12,7 ± 0,7 milliards d’années. Par conséquent, si l’on tient compte de la période précédant la formation des étoiles, la limite inférieure de l’âge de l’Univers a été fixée à 13 milliards d’années.
L’amas d’étoiles le plus ancien de la Voie lactée est Messier 4 (M4).
Le temps de Hubble
La question de l’âge de l’univers a été traitée non seulement par le télescope nommé en l’honneur du scientifique, mais aussi par le scientifique lui-même, l’astronome américain Edwin Hubble. Il est parvenu à dériver sa célèbre formule v = H*D, où v est le taux d’expansion de l’univers, D la distance entre la galaxie observée et l’observateur, et H la constante de Hubble, qui est inversement proportionnelle au temps. L’existence de la constante de Hubble, en tant que valeur déterminant la relation entre la distance à l’objet et la vitesse de son déplacement, a été suggérée pour la première fois par un prêtre astronome belge, Georges Lemaître. Selon cette idée, le monde est né d’un seul atome, au sens conventionnel du terme, et a ensuite commencé à s’étendre. Plus tard, cette théorie a été appelée en plaisantant «Big Bang», mais plus tard, ce terme a été fermement établi dans la cosmologie.
E.P. Hubble avec une image de la galaxie d’Andromède dans les mains.
Quelque temps plus tard, en 1929, E. Hubble a obtenu une valeur plus précise de cette constante. Il est évident que l’âge de l’Univers dépend directement de la constante de Hubble. Initialement, en utilisant le modèle d’Univers disponible, les scientifiques ont calculé que la valeur inversement proportionnelle à la constante de Hubble devait être multipliée par 2/3. Cependant, dans ce cas, la valeur requise est d’environ 1,2 milliard d’années, un nombre proche de celui proposé par les Hindous en 150 avant Jésus-Christ. Cependant, à la fin du XXe siècle, des données astronomiques faisaient déjà état d’un âge de 13 à 15 milliards d’années.
Il s’est avéré que cette évaluation erronée était due à des idées fausses sur l’expansion de l’univers. Ce n’est qu’en 1999 que deux groupes d’astronomes ont pu prouver qu’au cours des 5 à 6 derniers milliards d’années, l’expansion de l’espace extra-atmosphérique s’est accélérée, et non ralentie, comme on le pensait auparavant. Selon les calculs modernes effectués à l’aide de cette méthode, les scientifiques ont obtenu une valeur de 13,798 ± 0,037 années.
Rayonnement micro-ondes
Carte de la distribution du rayonnement relique. Voir la taille réelle.
Le 30 juin 2001, la NASA a lancé dans l’espace un appareil appelé Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WNAP), dont la tâche est d’étudier le rayonnement relique. Grâce aux résultats de ses observations, une nouvelle carte (d’une résolution 35 fois supérieure à la précédente) de la distribution du rayonnement micro-onde relique a été construite. L’analyse de cette carte permet de voir, outre la bande saturée au centre émise par la Voie lactée, la distribution du rayonnement relique à l’extérieur de celle-ci. Les inhomogénéités clairement visibles forment une structure parcellaire et irrégulière. L’étude détaillée de cette structure permet d’estimer avec précision le temps qu’il a fallu pour qu’elle se forme, suite au Big Bang. Il est de 13,7 ± 0,2 milliards d’années.
Grâce aux méthodes décrites ci-dessus, les scientifiques ont pu déterminer l’âge de l’univers avec suffisamment de précision, ce qui est d’une importance capitale pour la cosmologie, ainsi que pour la compréhension de notre univers dans son ensemble.
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023