CosmologieLa cosmologie est une branche de la physique qui regroupe les études scientifiques portant sur les propriétés de l'univers dans son ensemble, sa structure. La cosmologie permet d'étudier l'origine et l'évolution de l'univers. Les théories et les hypothèses permettent d'établir des modèles, qui sont testés avec des observations. La théorie dominante sur l'origine et l'évolution de notre Univers est la théorie du Big Bang. La Terre est une planète de taille relativement modeste (environ km de rayon), en orbite autour d'une étoile de la Séquence principale, le Soleil.
Histoire et chronologie de l'Universvignette|upright=1.5|Schéma simplifié des principales étapes de la formation de l'Univers.1- Big Bang.2- Ère de l'inflation.3- Découplage de l'interaction forte et faible et formation des particules.4- Formation des étoiles et galaxies. Lhistoire et la chronologie de l'Univers décrit l'évolution de l’Univers en s'appuyant sur le modèle standard de la cosmologie, fondé sur le modèle cosmologique du Big Bang et les recherches en cosmologie et en astronomie. Selon plusieurs estimations, l'âge de l'Univers serait d'environ d'années.
Mort thermique de l'UniversLa mort thermique de l’Univers ou Big Freeze est un des destins possibles de l’Univers, dans lequel il a évolué jusqu’à un état d’absence de toute énergie thermodynamique disponible lui permettant d’assurer le mouvement ou la vie. En termes de physique, il a atteint son entropie maximale. L’hypothèse d’une mort thermique universelle provient des idées de Lord Kelvin (William Thomson), en 1850.
Univers d'EinsteinL' est le premier modèle cosmologique fondé sur la théorie de la relativité générale découverte par Albert Einstein en 1915. Le modèle a été proposé par Einstein lui-même en 1917, mais a été abandonné à la suite de la découverte de l'expansion de l'Univers. L'Univers ainsi modélisé est statique et fermé, de courbure positive, dont la géométrie est celle d'une hypersphère, contenant une distribution homogène et isotrope de poussière de densité d'énergie propre , ainsi qu'une constante cosmologique , telle que : où est la constante de Newton et est la vitesse de la lumière dans le vide.
Âge de l'UniversL’âge de l'Univers représente la durée écoulée depuis le Big Bang, c'est-à-dire la phase dense et chaude de l'histoire de l'univers. Ce terme ne préjuge pas que l'univers soit d'un âge fini, son état antérieur au Big Bang (s'il existe) étant au impossible à théoriser car la physique moderne n'a pas de modèle pour décrire le comportement de la matière à si haute température et dans une gravité aussi intense qu'au moment du Big Bang. L'âge de l'Univers peut s'évaluer par plusieurs méthodes plus ou moins directes, qui convergent vers une valeur de l'ordre de d'années.
Principe anthropiqueLe principe anthropique est un principe épistémologique selon lequel les observations de l'Univers doivent être compatibles avec la présence d'un observateur étant une entité biologique douée de conscience et dotée d'une culture. Cette contrainte pourrait permettre d'orienter l'heuristique de la recherche scientifique fondamentale. Ce principe, proposé par l'astrophysicien Brandon Carter en 1974, se décline en deux versions principales.
Futur d'un univers en expansionLes observations suggèrent que l’expansion de l’univers va se poursuivre à l’infini. Si tel est le cas, alors il existe une théorie populaire selon laquelle l’univers se refroidira en s’étendant, si bien qu’il deviendra trop froid pour assurer la vie. Pour cette raison, ce scénario futur est communément appelé le « Big Freeze ».
Constante fondamentaleEn physique, la notion de constante fondamentale désigne une grandeur fixe, intervenant dans les équations de la physique, qui ne peut pas être déterminée par une théorie sous-jacente dont les équations seraient un cas limite ou une théorie effective. C'est donc un statut provisoire, car il se peut qu'une théorie plus fondamentale apparaisse qui permette la détermination d'une constante « fondamentale » pour un certain niveau de théorie effective.
Big BounceLe Big Bounce (Grand Rebond, en anglais) ou Univers phénix est un modèle cosmologique théorique hypothétique spéculatif controversé non démontré du destin de l'Univers, à base d'un modèle cyclique de succession de Big Bang (Grand Boum) et de Big Crunch (grand effondrement terminal). D’après la théorie du Big Bang, l'Univers serait né il y a 13,8 milliards d'années par une singularité des lois universelles de la relativité générale, avec l'explosion d'un atome primitif pour créer l'espace-temps, la matière, l’énergie et l'expansion de l'Univers de la relativité générale, à partir d'un pré-Big Bang du chaos primitif originel.
Accélération de l'expansion de l'Universvignette|Diagramme circulaire montrant la composition de l'Univers. On voit la prédominance de l'énergie noire (70%) dans la densité d'énergie totale de l'Univers. L'accélération de l'expansion de l'Univers est le nom donné au phénomène qui voit la vitesse de fuite des galaxies par rapport à la Voie lactée augmenter au cours du temps. Ce phénomène a été mis en évidence en 1998 par deux équipes internationales, le Supernova Cosmology Project, mené par Saul Perlmutter, et le High-Z supernovae search team, mené par Adam Riess, ce qui leur vaudra l'obtention du prix Nobel de physique en 2011.
Grand déchirementLe « grand déchirement » (Big Rip en anglais) est un modèle cosmologique proposant un scénario inhabituel de la fin de l'Univers. Dans ce scénario, toutes les structures, des amas de galaxies jusqu'aux atomes, sont détruites, étirées par une expansion de plus en plus violente, jusqu'à être disloquées, « déchirées » (d'où Big « Rip »). Ce modèle suppose l'existence d'une forme d'énergie très atypique, l'énergie fantôme, dont la principale caractéristique est de voir sa densité augmenter alors que l'expansion se poursuit.
Big Crunchvignette|Animation illustrant le Big Crunch. En cosmologie, le Big Crunch ou effondrement terminal est un des possibles destins de l'Univers. Il désigne l'effondrement de l'Univers, c'est-à-dire une phase de contraction faisant suite à la phase d'expansion. C'est donc en quelque sorte un « Big Bang à l'envers », qui consiste à ramener le cosmos à un point de singularité d'origine annulant l'espace et le temps. Vers la fin de cet effondrement, l'Univers atteint une densité et une température gigantesques.
Chronologie du futur lointainvignette|Illustration d'un trou noir. La plupart des modèles du futur lointain de l'Univers suggèrent qu'au bout du compte, les trous noirs resteront les derniers objets célestes. Cependant, même eux sont amenés à disparaitre par rayonnement de Hawking. La 'chronologie du futur lointain' est une série d'évènements géologiques et astrophysiques susceptibles de survenir dans un futur très lointain, tels que la science peut les prévoir avec un certain degré de certitude, étant donné l'état actuel des connaissances.
Théorie de l'état stationnaireLa théorie de l'état stationnaire est un modèle cosmologique proposé à la fin des années 1940 par Fred Hoyle, Thomas Gold et Hermann Bondi, supposant que l'Univers est éternel et immuable. Aujourd'hui, ce modèle est abandonné du fait de son incapacité à rendre compte de très nombreuses observations. Ce modèle est basé sur l'idée que l'univers obéit au principe cosmologique parfait : non seulement il est homogène et isotrope, et par suite identique à lui-même en tout point de l'espace à une époque donnée (il obéit donc au principe cosmologique), mais en plus il est identique à ce qu'il est aujourd'hui à toutes les époques.
Modèle cycliqueDans les années 1930, des physiciens notables comme Albert Einstein et Richard Tolman, ont envisagé la possibilité d'un modèle cyclique de l'univers comme une alternative éternelle au modèle d'un univers en expansion. Toutefois, les travaux de Tolman en 1934 ont montré que ces idées semblaient échouer à cause du deuxième principe de la thermodynamique : celui-ci établit que l'entropie ne peut qu'augmenter dans un système fermé. Le concept d'univers cyclique moderne fut introduit par John Wheeler.
Nucléosynthèse primordialeLa nucléosynthèse primordiale (BBN, pour l'anglais Big Bang nucleosynthesis) est un événement de nucléosynthèse (c'est-à-dire de synthèse de noyaux atomiques) qui, selon la théorie du Big Bang, s'est déroulé dans tout l'Univers pendant les premières dizaines de minutes de son histoire (dans un intervalle de temps compris entre et ). La nucléosynthèse primordiale a produit l'essentiel du deutérium, de l'hélium 3 et de l'hélium, et une faible proportion de lithium, de béryllium et de bore.
