La toile de l'araignée 

Singularité initiale 

-13,8 milliards d'années. Big Bang  

Toute l'énergie de l'Univers en un point, chaleur et densité extrême 

Modèle standard de la cosmologie. Le Big Bang aurait dû produire, autant de matière que d'antimatière -les particules opposées s'annihilent deux à deux 

L'antimatière -même masse que les particules homologues de la matière, mais des caractéristiques opposées, notamment la charge électrique. L'antimatière a disparu de l'Univers (?)  

Or, le Big Bang a produit plus de matière, que d'antimatière -ainsi, existe notre monde 

L'énigme de l'asymétrie  

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Infime instant, après le Big Bang. L'inflation cosmique. L'espace se dilate plus vite que la vitesse de la lumière 

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10 secondes à 20 minutes, après le Big Bang. Nucléosynthèse primordiale. Premiers noyaux atomiques -deutérium. Hydrogène (noyau atomique, un proton). Hélium, ... 

L'énergie se transforme en matière. E égale m c deux ; équivalence entre la masse et l'énergie. Albert Einstein, relativité restreinte (publication en 1905) 

Plasma (gaz ionisé) -particules neutres et chargées. Photons, protons, neutrons, électrons 

Matière noire 

En expansion, l'Univers se refroidit 

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Pendant 380 000 ans, après le Big Bang. Recombinaison. Les électrons se combinent avec les noyaux d'hydrogène et d'hélium. Formation d'atomes, électriquement neutres 

Pas de lumière vers l'extérieur 

L'Âge sombre 

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Fonds diffus cosmologique -rayonnement fossile, vestige du Big bang 

Situées entre l'infrarouge et les ondes radio, ondes millimétriques ou micro-ondes 

Grumeaux. La matière noire fluctue en densité -la taille des fluctuations est de l'ordre de centaines de millions d'années-lumière  

Par l'effet de la gravitation, les fluctuations s'effondrent et provoquent l'effondrement de la matière ordinaire  

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Premières étoiles massives (30 à 300 fois plus grosses que le Soleil). Vie brève (2 à 3 millions d'années) 

La lumière voyage dans l'espace 

L'Aube cosmique 

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Étoiles 

Galaxies. Dont notre belle galaxie spirale, la Voie lactée 

HE 1523-0901, la plus vieille étoile de la Voie lactée, date de 13,2 milliards d'années. A 7 500 années-lumière. Constellation de la Balance. Géante rouge (2ème ou 3ème génération), formée 500 millions d'années seulement après le Big Bang 

-4,6 milliards d'années. Le Système solaire. Le Soleil (étoile moyenne, à mi-vie ; durée de vie, 10 milliards d'années). La Terre, ... 

Amas de galaxies  

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Vides, amas de galaxies, filaments de matière  

La structure de l'Univers, en toile d'araignée 

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Nous connaissons 5 % du contenu de l'Univers. Ce qui est visible -nous-mêmes, les planètes, les étoiles, les galaxies  

95 % de l'Univers, nature inconnue. La matière noire (25%). L'énergie noire ou sombre (70%) 

Leurs effets sont opposés 

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La matière noire assure la cohésion des galaxies 

Vera Rubin, astronome américaine 1928-2016. Étude sur la vitesse de rotation des étoiles, dans les galaxies spirales 

1964. Observatoire du mont Palomar, à 80 km au nord de San Diego, en Californie 

Au sein des galaxies, les étoiles ne tournent pas toutes dans le même sens  

A la périphérie des galaxies, les étoiles tournent aussi rapidement que les étoiles au centre 

Pour expliquer ces observations, Vera Rubin propose d'ajouter une certaine quantité de matière invisible (la matière noire), à la masse des galaxies  

En ne prenant en compte que la gravité de leurs éléments visibles (planètes, étoiles...), il n'est pas possible d'expliquer comment une galaxie (ou un groupe de galaxies) ne se disperse pas  

Un ciment cosmique, une composante gravitationnelle, tient le tout ensemble 

États-Unis. NASA. Michael Seiffert, responsable scientifique d'Euclid. Nous faisons l'hypothèse d'une quantité additionnelle de matière, invisible à nos télescopes  

La matière noire n'émet aucun rayonnement électromagnétique et n'interagit pas (ou peu) avec la matière ordinaire ; la présence de matière noire est mesurable par son effet gravitationnel 

Phénomène de cisaillement gravitationnel. Dans son environnement, la matière noire dévie la trajectoire de la lumière  

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L'énergie sombre provoque l'expansion de l'Univers 

Années 1920. Edwin Hubble, astronome américain 1889-1953. L'Univers est en expansion 

1998. Mise en évidence par deux équipes internationales -Saul Perlmutter et Adam Riess, cosmologistes américains. Depuis 6 milliards d'années, l'expansion s'accélère 

NASA. Michael Seiffert. En astronomie, la gravité (force attractive) contient une composante répulsive qui écarte les entités, les uns des autres 

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Depuis le Big Bang, l'Univers est en expansion 

Mesurer la vitesse d'expansion du cosmos observable. Selon la méthode retenue, les résultats ne sont pas cohérents 

Entre  

les données fournies par le satellite Planck (14 mai 2009 au 23 octobre 2013). Il analyse le rayonnement fossile, la plus vieille lumière de l'Univers 

l'observation des supernovae SN les plus lointaines (explosions cataclysmiques des étoiles en fin de vie), sur une période de plusieurs milliards d'années 

Ces supernovae se distinguent par leur luminosité fixe et connue ; elles permettent de mesurer les distances cosmiques 

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12 avril 2023. The Astrophysical Journal  

Chili Nord. Désert d'Atacama. Atacama Cosmology Telescope (ACT. 2007). Étude des caractéristiques du rayonnement fossile -le fond diffus cosmologique, vestige du Big Bang  

Septembre 2022. Après quinze années passées à collecter des photons du Big Bang, l'ACT n'est plus en fonction ; mais l'analyse des données recueillies est toujours en cours  

Les résultats sont conformes au modèle cosmologique standard, fondé sur la relativité générale d'Albert Einstein 

États-Unis. New York City, Fondation Simons. Adriaan Duivenvoorden, cosmologiste. Sur une longue période de temps, nous pouvons prédire comment la matière se déplace et évolue  

États-Unis Nord-Est. Université de Pennsylvanie, Harrisburg. Mathew S. Madhavacheril, professeur. Nous avons utilisé les distorsions de la lumière laissées par le Big Bang  

Nous avons établi une nouvelle carte de la matière noire -les premiers instants de l'Univers  

Fondation Simons. David Spergel, président. La nouvelle carte valide notre image de la matière noire et de la matière ordinaire. A grande échelle, se développe la même structure  

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1er juillet 2023. Floride. Cap Canaveral. Le satellite Euclid est lancé 

Agence spatiale européenne (ESA). Carole Mundell, directrice des sciences. Mission d'au moins six ans. Sur un tiers du ciel (un milliard de galaxies), la sonde va dresser une carte de l'Univers, en trois dimensions  

Des mesures précises, sur la distribution des galaxies et l'expansion de l'Univers 

Les galaxies lointaines observées permettent de remonter le temps sur 10 milliards d'années -le temps nécessaire pour que leur lumière nous parvienne 

La forme des galaxies nous renseigne sur la matière noire 

En fonction de la structure de la matière, nous déduirons les propriétés de l'énergie noire ; elle agit sur la matière et lui confère sa forme