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ÉducationTranscription
00:00:00 Voilà, bonjour à tous.
00:00:02 Désolé pour le retard, il y avait un petit examen avant.
00:00:08 Les étudiants ont quand même la priorité en ce jour de météo complètement hasardeuse.
00:00:14 J'imagine d'ailleurs que vous n'êtes pas tous aussi nombreux que d'habitude.
00:00:18 Alors, ce n'est pas très grave.
00:00:21 C'est pour ça qu'on enregistre aussi, c'est pour laisser l'opportunité à d'autres,
00:00:25 peut-être de suivre la conférence une fois qu'elle sera menée.
00:00:31 Donc, elle sera disponible sur Teams.
00:00:33 On pourra envoyer un lien pour ceux qui n'ont pas pu assister.
00:00:36 Ou si vous voulez revoir la conférence, si vous posez plein de questions,
00:00:40 en tant que votre voix, posez des questions.
00:00:42 Donc, n'hésitez pas à poser des questions, d'ailleurs, pendant la présentation.
00:00:46 Alors, c'est la première fois que je donne des cours publics d'astronomie.
00:00:49 Donc, je ne sais pas trop quel est votre niveau,
00:00:54 mais j'ai vu quand même que vous aviez suivi certains cours.
00:00:57 Et donc, je fais l'hypothèse que, en tout cas, quand je vais vous parler d'une galaxie,
00:01:02 vous avez plus ou moins en tête ce que c'est.
00:01:04 Si je vous parle d'une planète, vous savez c'est quoi aussi.
00:01:09 Et donc, même si vous n'êtes pas scientifique, etc.,
00:01:14 vous avez quand même un petit peu de base ou un petit peu d'intérêt pour l'astronomie
00:01:20 que vous avez pu développer, notamment grâce aux autres cours.
00:01:23 Alors, de mon côté, moi, je m'appelle Sébastien, Sébastien Kless.
00:01:28 Je travaille au service de la physique théorique.
00:01:30 La plupart des intervenants venaient plutôt de l'Institut de l'astrophysique.
00:01:33 Et moi, ce qui m'intéresse, c'est tout ce qui n'est pas trop petit,
00:01:37 auquoi on va voir peut-être qu'il y a des choses pratiques qui m'intéressent aussi.
00:01:43 Et donc, ce qui m'intéresse, c'est typiquement plus grand qu'une galaxie,
00:01:49 et c'est jusqu'à aller à l'univers en entier.
00:01:52 Donc, je suis cosmologue ou cosmologiste.
00:01:55 Et cette première présentation va être du coup sur la cosmologie et le mystère de l'univers.
00:02:00 Il y aura trois présentations.
00:02:03 Et donc, je vais vous donner le planning dans un instant.
00:02:08 Donc, aujourd'hui, en cosmologie, ça va nous permettre de faire un petit peu aussi le lien
00:02:14 avec des grandes expériences scientifiques qui sont en train d'avoir lieu
00:02:18 ou qui vont avoir lieu dans les prochaines années.
00:02:21 Et en particulier, donc, c'est toutes des expériences dans lesquelles, à l'ULB, on est impliqué.
00:02:25 Des expériences qui ne sont pas petites.
00:02:27 C'est des expériences au minimum à un milliard d'euros.
00:02:30 Donc, voilà.
00:02:32 Donc, le télescope spatial Euclide, qui vient d'être lancé en fin juin de 2023,
00:02:37 il y a quelques mois seulement.
00:02:40 Le télescope Lightbird, qui est un télescope japonais,
00:02:43 qui va étudier les premiers instants de l'univers.
00:02:47 Et puis, on a ces détecteurs, donc, gravitationnels, l'IcoGripo, Cagra,
00:02:51 qui fonctionnent à l'heure actuelle.
00:02:54 Et puis, les futurs détecteurs, un dans l'espace, l'ISA, et un autre, Einstein Telescope,
00:02:59 qui nous intéresse particulièrement parce qu'il pourrait être construit
00:03:02 à la frontière entre la Belgique, les Pays-Bas et l'Allemagne,
00:03:07 d'ici quelques années.
00:03:09 Il serait opérationnel dans le dernier 2030.
00:03:12 Et tous ces grands instruments ont, on espère, la possibilité de révéler
00:03:19 et de nous donner des réponses à ces grands mystères de l'univers
00:03:22 qui vont nous intéresser aujourd'hui.
00:03:27 Alors, au menu des trois prochaines présentations,
00:03:31 on va commencer aujourd'hui avec la cosmologie.
00:03:34 Le deuxième cours, ce sera mon autre sujet, mais qui est en lien avec la cosmologie,
00:03:40 et le lien va être fait au cours 3, normalement,
00:03:44 parce que ça dépend un peu de combien de temps je vais mettre,
00:03:46 et de si vous me posez 40 milliards de questions, je vais devoir prendre plus de temps.
00:03:51 Mais je vous incite quand même à poser 40 milliards de questions.
00:03:54 Le cours 2, ce seront les trous noirs et les ondes gravitationnelles
00:03:58 qui nous permettent d'observer les fusions de trous noirs depuis environ 2015.
00:04:02 Donc ça, c'est un sujet d'actualité très, très fort dans le domaine de l'astronomie,
00:04:06 et donc c'est sympa d'avoir peut-être une compréhension sur ça.
00:04:11 Et puis le troisième cours, ça va sur mes recherches,
00:04:14 parce qu'au final, vous allez vous demander,
00:04:16 "Mais oui, mais vous, vous travaillez sur quoi, là, ce grand fouillis de mystères, etc. ?"
00:04:21 Et donc moi, je travaille en particulier sur l'hypothèse des trous noirs primordiaux,
00:04:25 qui seraient des trous noirs formés millisecondes après le Big Bang,
00:04:29 et qui pourraient aussi bien être des trous noirs observés par les ondes gravitationnelles,
00:04:35 et qui pourraient aussi nous apporter des réponses à ces grands mystères de l'univers.
00:04:40 Alors aujourd'hui, on va commencer par un petit voyage éclair dans l'univers
00:04:45 pour ensuite, finalement, si on parle d'univers,
00:04:48 on va parler de la théorie actuelle, qui est la théorie du Big Bang.
00:04:53 Et dans cette théorie du Big Bang, il y a des choses que l'on ne comprend pas.
00:04:58 Il y a beaucoup de choses que l'on ne comprend pas,
00:05:00 et donc on va voir par exemple la matière noire, l'énergie sombre, l'inflation cosmique,
00:05:04 voire même ce qui se passe au Big Bang.
00:05:09 Et je parlerai en même temps forcément de comment est-ce qu'on pense que l'on pourrait,
00:05:15 dans les années à venir, grâce à ces grandes expériences,
00:05:18 pouvoir révéler et pouvoir essayer de sonder ces questions et essayer d'y apporter des réponses.
00:05:24 Ça va pour tout le monde ?
00:05:27 Je demande si ça va avant que ça devienne compliqué.
00:05:30 Alors on va commencer par une question simple, histoire juste de se mettre un peu dans le bain,
00:05:35 histoire aussi de se rendre compte des échelles à lesquelles on va parler.
00:05:40 Et on va commencer par cette photo qui a été prise sur un paysage de montagne,
00:05:49 il y a le soleil qui va se lever, et on a un petit point dans le ciel qui est vraiment très très diffus,
00:05:54 et que peut-être même vous ne voyez pas si vous êtes à l'arrière,
00:05:57 derrière la flèche il y a un petit point blanc, une étoile, un roi d'étoile, peut-être une planète.
00:06:02 Donc ma première question, je vais commencer par vous poser une question,
00:06:06 et pour vous, quel est ce petit point ?
00:06:11 Alors il y en a qui veulent se lancer. On peut répondre faux, il n'y a pas de... Oui ?
00:06:15 Alors il y a Jupiter, la Station Spatiale Internationale, Vénus, la Terre,
00:06:26 Hubble, alors il y a une réponse qui est correcte dans tout ce que vous m'avez dit.
00:06:32 Alors du coup, est-ce qu'il y en a qui veulent se relancer pour essayer de trouver la bonne réponse ?
00:06:40 Alors non, personne ne se lance. La bonne réponse, c'est la Terre.
00:06:45 Donc c'est une photo qui a été prise au début des années 2010 par un petit robot sur Mars,
00:06:52 qui au lever du jour a pris une photo du ciel, et là où dans notre ciel, un des objets les plus brillants,
00:06:59 c'est Vénus, c'est la planète la plus proche de nous, et donc forcément elle brille beaucoup,
00:07:03 surtout juste avant le lever du couche... juste avant le lever, ou juste après le coucher du soleil.
00:07:09 Mais ici, un des points les plus brillants, c'est la Terre, vu que c'est la Terre la plus proche.
00:07:15 Et je trouve que c'est une première image qui permet déjà de nous mettre dans le bain
00:07:23 et de nous rendre compte à quel point nous sommes ridiculement petits,
00:07:31 surtout qu'a priori vous allez me dire "oui mais c'est quand même très très loin Mars",
00:07:36 mais pour moi, un cosmologue, la distance entre la Terre et Mars, c'est un fraction de micron,
00:07:42 ça n'a aucun intérêt pour moi tellement c'est une distance petite.
00:07:47 Et pourtant, on vit dans ce petit morceau de caillou qui flotte dans l'espace
00:07:52 et qui très vite devient, au contact, totalement inobservable.
00:07:57 Je pense que si on faisait montrer cette photo aux dirigeants de certains pays, etc.,
00:08:03 ça permettrait déjà de mettre un peu leur vie en perspective, ou leurs ambitions.
00:08:10 D'autre part, certes, c'est une leçon d'humilité, mais c'est aussi une leçon de…
00:08:18 disons, on peut être fier qu'en à peu près un bon siècle, on ait passé quand même du cheval.
00:08:25 Il y a 120 ans, vous serez venu assister à un cours public d'astronomie à cheval, ou à pied,
00:08:31 remarquez, aujourd'hui c'est pareil.
00:08:36 Et en un peu plus de 100 ans, au final, on a construit des fusées,
00:08:40 on a construit des appareils photo qui nous permettent de prendre des photos,
00:08:44 on a construit des robots, on a construit des ordinateurs
00:08:49 qui permettent de programmer les robots, de les faire fonctionner,
00:08:56 et on a construit des avions, etc.
00:08:58 Et donc, en fait, en à peu près un siècle,
00:09:01 ce qui est une fraction de temps relativement ridicule comparée à l'âge de l'univers,
00:09:06 on est quand même passé de ce petit point à aller jusqu'à poser un robot
00:09:12 et commencer à prendre des photos de ce qui se passe dans l'univers.
00:09:15 Et donc voilà, c'est un peu notre première leçon,
00:09:19 c'est une leçon en même temps d'humilité, en même temps une leçon de…
00:09:22 ah mais oui, mais on peut quand même être fier de ce que l'on fait en science.
00:09:25 Et on va voir que ça va se retrouver en cosmologie également.
00:09:28 Et on va commencer notre voyage au-delà de Mars.
00:09:32 Donc ça, c'était une photoprise sur Mars.
00:09:35 Et on va aller bien au-delà de ça.
00:09:38 Et pour faire ce voyage, on a besoin un petit peu des outils
00:09:42 de la manière dont on comprend la physique fondamentale aujourd'hui.
00:09:47 Et donc tous les phénomènes qui nous entourent aujourd'hui,
00:09:50 on les comprend grâce à quatre forces, en physique théorique,
00:09:54 on appelle ça plutôt des interactions, mais qui sont fondamentales.
00:09:58 Et jusqu'à présent, on n'a pas eu besoin, pour toutes les expériences sur Terre,
00:10:03 d'en rajouter des forces supplémentaires.
00:10:08 Et donc, vous en connaissez sans doute, certes, vous les connaissez en fait,
00:10:13 il y a l'électromagnétisme, la gravitation, les forces nucléaires faibles et fortes.
00:10:19 Alors la gravitation, on est d'accord, on sait tous plus ou moins ce que c'est.
00:10:23 Si je prends, alors je vais prendre mon smartphone,
00:10:26 je vais prendre ma carte, je prends ma carte du personnel,
00:10:29 si je la lâche, elle tombe, c'est la gravitation.
00:10:33 On est bien d'accord.
00:10:36 C'est très bien. Maintenant, donc ça, la gravitation,
00:10:41 c'est ce qui fait tomber les objets.
00:10:45 Les forces nucléaires, a priori, dans la vie de tous les jours,
00:10:48 vous n'en inquiétez pas trop.
00:10:51 On peut penser, donc il y a deux types de forces nucléaires,
00:10:55 faibles et fortes, peu importe les détails, en quelque sorte.
00:10:58 Mais quand même, ça a un rôle dans notre vie de tous les jours avec le soleil,
00:11:02 parce que c'est les forces nucléaires qui font briller le soleil
00:11:05 et qui nous apportent l'énergie pour une planète suffisamment chaude
00:11:10 que pour y habiter, etc.
00:11:12 Et puis, peut-être aussi, une partie de notre électricité
00:11:15 nous vient des forces nucléaires grâce aux centrales nucléaires.
00:11:19 Mais à part ça, dans notre vie de tous les jours,
00:11:22 si je regarde autour de moi, à part ça, il n'y a pas grand-chose de nucléaire.
00:11:27 Tout le reste, en fait, donc il y avait la gravitation,
00:11:31 ça c'était, voilà, la Terre, mais on peut penser aussi aux objets dans le ciel,
00:11:35 la gravitation qui gouverne l'évolution des galaxies,
00:11:38 des amas de galaxies, voire même l'univers.
00:11:41 Et l'électromagnétisme, eh bien, c'est tout le reste.
00:11:44 Donc, quand j'ai lâché ma carte, eh bien, elle est tombée à cause de la gravitation,
00:11:49 mais elle n'est pas passée à travers la table à cause des interactions électromagnétiques
00:11:57 que l'on voit aujourd'hui, non pas de manière classique,
00:12:00 comme on l'a vu à l'école avec des champs électriques et magnétiques,
00:12:02 mais même quantiques, c'est-à-dire qu'on a besoin d'une théorie plus fondamentale
00:12:08 que pour décrire l'électromagnétisme,
00:12:10 mais notamment pour décrire que la carte ne passe pas à travers la table.
00:12:14 S'il n'y a pas quelque chose en plus que les champs électriques et magnétiques
00:12:17 qu'on a vus à l'école, quelque chose qui empêche les nuages d'électrons
00:12:23 qui composent ma carte de pénétrer dans les nuages d'électrons qui composent la table,
00:12:30 ça c'est un effet de mécanique quantique.
00:12:32 Donc, on vient de faire une expérience de mécanique quantique,
00:12:34 et vous en faites tous les jours parce que vous ne passez pas jusqu'au centre de la Terre.
00:12:39 Mais c'est de la mécanique quantique qui est appliquée à l'électromagnétisme.
00:12:45 Et tout le reste, c'est de l'électromagnétisme,
00:12:47 donc la lumière qui est émise par le projecteur ou par les lampes
00:12:51 qui vont se refléter ici et qui vont réémettre de l'autre lumière qui va arriver sur votre œil.
00:12:57 Ça, c'est des ondes électromagnétiques.
00:12:59 Dans votre œil, ça va se transformer en un signal électrique qui va remonter vos neurones.
00:13:03 C'est de l'électricité, donc c'est aussi de l'électromagnétisme, etc.
00:13:06 Et donc typiquement, tout ce que l'on voit, c'est de l'électromagnétisme.
00:13:12 Donc comme je le disais, cette partie-là est écrite par la mécanique quantique.
00:13:16 En fait, en physique théorique, on appelle ça la théorie quantique des champs.
00:13:20 L'idée, c'est que tout l'espace est occupé par une sorte d'entité,
00:13:25 enfin plusieurs sortes d'entités, vous aurez plusieurs des champs,
00:13:29 qui existent partout.
00:13:31 Et quand on va parler de particules, par exemple un électron,
00:13:34 eh bien un électron, c'est une excitation locale du champ,
00:13:38 une sorte de vague qui se déplace.
00:13:42 Et donc le champ existe partout,
00:13:44 et quand il y a une certaine excitation, ça fait une sorte de vague qui peut se déplacer.
00:13:48 Et comme il y a plusieurs champs qui existent en même temps,
00:13:51 mais en fait une vague d'un champ peut en générer une autre d'un autre champ,
00:13:55 et donc on peut avoir interaction entre particules.
00:13:57 On peut avoir un électron qui émet un photon
00:13:59 qui va aller faire quelque chose sur un positron ou sur autre chose,
00:14:05 et on peut avoir du coup une description de la physique des particules
00:14:10 grâce à cette notion de champs qui existent partout dans le monde.
00:14:13 Et qui vont être importantes sur un des problèmes que l'on va rencontrer en cosmologie,
00:14:18 qui sera vu un petit peu à la fin.
00:14:20 Et du côté droit, la gravitation, à l'école vous avez vu celle de Newton,
00:14:25 la gravitation universelle de Newton.
00:14:27 C'était un petit peu magique, Newton.
00:14:29 Newton ne s'en cachait pas, il n'était pas super convaincu par ça,
00:14:34 mais bon c'était la meilleure manière d'expliquer à ce moment-là.
00:14:37 Et depuis Einstein, on sait que la gravitation,
00:14:40 ce n'est pas décrite par des interactions instantanées et magiques
00:14:43 comme le décrivait Newton, mais décrite par la relativité générale.
00:14:47 Et la relativité générale, qu'est-ce qu'elle va nous dire ?
00:14:51 C'est que le contenu de l'univers va faire des distorsions de l'espace et du temps.
00:15:03 Ah oui.
00:15:05 Et donc le génie d'Einstein, c'est de dire qu'on vit dans un espace-temps
00:15:15 qui a un genre de tissu déformable.
00:15:17 Donc mesdames, vous avez par exemple des collants,
00:15:21 des collants élastiques que vous savez, que vous tirez sur le tissu,
00:15:25 on peut l'étendre, on peut le déformer, on peut créer une maille, on peut…
00:15:28 Eh bien on peut faire tout ça avec le tissu de l'espace-temps.
00:15:32 Et donc je ne vais pas faire beaucoup d'équations dans ma présentation,
00:15:35 celle-ci c'est à peu près la seule et vous n'avez pas à la retenir.
00:15:39 Ce sont les équations d'Einstein qui gouvernent la gravité.
00:15:43 Et il y a un Newton qui est inclus dedans.
00:15:46 Donc on ne fait pas une trop grosse distorsion de l'espace-temps,
00:15:48 en fait on retombe sur la loi d'attraction universelle de Newton.
00:15:52 Et en fait on a un membre de droite dans l'équation
00:15:54 qui va inclure le contenu de l'univers
00:15:58 et un membre de gauche qui va dire comment est-ce qu'on déforme le tissu.
00:16:02 Et donc une déformation du tissu va faire en sorte que des objets vont suivre cette déformation
00:16:08 et à l'inverse si on met des objets, ils vont aussi déformer le tissu
00:16:12 et faire en sorte que d'autres objets puissent tourner autour,
00:16:14 c'est pour ça que la Terre tourne autour du Soleil,
00:16:16 c'est pour ça que nous tombons quand nous sautons,
00:16:20 la Terre qui déforme l'espace et le temps,
00:16:22 on saute et on retombe parce qu'on suit la déformation de l'espace et du temps.
00:16:27 Le problème c'est que ces deux formalismes ne sont pas...
00:16:36 on ne peut pas les appliquer en même temps.
00:16:39 Et il y a des cas où on aimerait bien pouvoir le faire,
00:16:42 par exemple les Truman.
00:16:44 Et donc on a une inconsistance dans la théorie physique actuelle,
00:16:48 c'est que à certains égènes on peut dire ça, d'autres ça,
00:16:52 mais en fait c'est pas unifié.
00:16:54 Et le jour où quelqu'un a une bonne idée pour unifier tout ça
00:16:56 et prouver que c'est la bonne théorie,
00:16:58 il aura droit à son petit ticket pour Stockholm
00:17:01 pour recevoir une belle médaille et un million d'euros,
00:17:05 donc il recevra le prix Nobel.
00:17:07 Pas d'idée ?
00:17:11 Je vous la pique après,
00:17:13 on vous met sur l'article aussi, comme ça vous l'aurez.
00:17:16 Ah oui, donc maintenant si vous me donnez l'idée,
00:17:20 je saurais que c'est bon.
00:17:22 Donc c'est prouvé, c'est le bon moment d'y penser.
00:17:27 Alors une fois qu'on a ces outils,
00:17:30 on va parcourir notre voyage éclair dans l'univers
00:17:33 et on va commencer par prendre une étudiante de Béziers,
00:17:36 qui est un peu long de vie,
00:17:38 mais qui est étrangement une belle jeune fille à l'âge de 15 ans.
00:17:42 Et on va aller vers l'extérieur,
00:17:45 on va voir les échelles de plusieurs sujets.
00:17:47 Donc on arrive sur le domaine de la géographie.
00:17:50 La géologie pour la Terre,
00:17:54 la mer,
00:17:55 on va commencer par la météorologie.
00:17:58 Donc on a tous les enfants des sciences,
00:18:00 on a le champ de la cuisine et de la planétologie,
00:18:04 on a la scie-mobilité.
00:18:07 Et autour de 120 km,
00:18:11 on va aller sur les autres planètes,
00:18:14 on va aller sur les étoiles,
00:18:16 on va aller sur les étoiles,
00:18:18 et après 120 km,
00:18:20 on va commencer à sortir du système solaire.
00:18:23 Et une fois qu'on en est arrivé à 10 000 km,
00:18:27 ça va nous ramener à pied.
00:18:29 Enfin, à 4 000 km,
00:18:31 on va aller à 4 000 km.
00:18:34 Et on va essayer de faire une sorte de nouvelle
00:18:37 intergalactique comme ça,
00:18:39 dans une grande galaxie.
00:18:41 Ça fait plutôt des centaines de millions d'années.
00:18:46 On va aller à la super-mer,
00:18:48 on va aller à la super-mer,
00:18:50 on va aller à la super-mer,
00:18:52 il y a beaucoup de monde autour de nous.
00:18:54 Et cette galaxie sera elle-même incorporée
00:18:57 dans une grande structure du bord nord-est
00:19:00 qui dure à peu près 10 000 ans.
00:19:04 C'est un truc qui va nous intéresser.
00:19:07 Alors, on peut faire des choix avexes,
00:19:10 on peut faire des choix infiniment petits.
00:19:13 Donc, on va rentrer à l'intérieur du super-mer.
00:19:19 On va observer ce qui se passe à des échelles
00:19:23 de plus en plus grandes.
00:19:25 Et on va voir ce que veut une base,
00:19:28 la façon d'intéresser un micro-mètre.
00:19:31 Et on va voir ce que veut une masse.
00:19:34 Les physiciens aussi,
00:19:36 ils font des couvertures de mètre.
00:19:39 Et quand on rentre,
00:19:41 ici on va aller dans les cellules
00:19:43 de quelques micromètres.
00:19:45 À l'intérieur des cellules,
00:19:47 on va voir, en fait,
00:19:49 un poteau qui a eu l'air d'un nez
00:19:51 et qui a été recouvert
00:19:53 par un autre poteau qui a eu l'air d'un nez.
00:19:56 Et là, on a l'échelle de la domaine supérieure.
00:19:59 On voit qu'on a un poteau qui a été recouvert.
00:20:02 Et à l'échelle plus grande,
00:20:05 on va voir par exemple les atomes.
00:20:08 Et ces atomes qui sont dirigés
00:20:11 dans le poteau, par exemple.
00:20:14 Et puis il y a un poteau qui est recouvert.
00:20:17 Parce que chaque atome, c'est un émeuble vide.
00:20:20 Et il y a un poteau qui est émeuble.
00:20:23 C'est un peu comme si ce fossait un stade de foot
00:20:26 avec juste une tête d'épingle.
00:20:28 Et ça, c'est le noyau atomique
00:20:30 dans lequel on va retrouver des protons, d'anneaux,
00:20:33 et même ce qu'on pouvait découvrir.
00:20:36 Et donc, on vient de faire un petit voyage
00:20:39 éclair dans l'univers,
00:20:41 ce qui va nous permettre d'avoir un petit peu les bases
00:20:44 maintenant pour essayer d'aborder
00:20:46 ce qu'est la théorie du Big Bang.
00:20:49 Alors, notre modèle cosmologique actuel
00:20:52 qui décrit l'univers,
00:20:54 eh bien on va expliquer un petit peu pourquoi,
00:20:57 mais je vous donne un petit peu le sketch,
00:21:00 disons le pitch du modèle actuel.
00:21:03 C'est que l'univers, il a à peu près 13,8 milliards d'années.
00:21:07 On va un petit peu expliquer ce qu'on entend
00:21:10 en disant qu'il est né il y a 13,8 milliards d'années.
00:21:15 Alors, les premières étoiles sont apparues
00:21:19 à peu près 400 millions d'années après le début de l'univers,
00:21:23 qu'on va appeler le Big Bang.
00:21:26 Alors, tout au début, il y a quelque chose qui se passe
00:21:29 qui va générer en quelque sorte des grumeaux
00:21:33 qui vont ensuite évoluer pour former les premières étoiles et les galaxies.
00:21:38 Et on a une première image ici qui va nous intéresser beaucoup,
00:21:41 c'est le pont d'Iffy cosmologique.
00:21:43 C'est un petit peu fût-fût, ils ont déjà plus ou moins repéré
00:21:46 que ce qu'il y a ici, ça ressemble très fort à ce qu'il y a sur le ballon là.
00:21:50 Et alors, dans cette évolution de l'univers,
00:21:56 on a essayé de montrer visuellement que l'univers est en expansion,
00:22:03 c'est-à-dire que tous les points ici vont être de plus en plus séparés
00:22:08 et que cette expansion est en train d'accélérer.
00:22:12 Et donc, pour ça, on va avoir besoin d'une forme d'énergie qu'on appelle de l'énergie solide.
00:22:17 Donc ça, c'est un petit peu le pitch.
00:22:19 Je vous donne déjà un petit peu des réponses à tout ce qu'on va voir par après,
00:22:23 mais ça vous donne en deux secondes déjà un petit peu l'idée de où est-ce qu'on va.
00:22:28 Bon, attaquons maintenant le sujet, en commençant par définir la cosmologie.
00:22:35 Alors, si on veut savoir ce qu'est la cosmologie,
00:22:38 on peut déjà se dire qu'est-ce que ce n'est pas.
00:22:40 Ce n'est pas l'étude des parfums.
00:22:42 Souvent, quand je dis que je suis cosmologue,
00:22:44 ah oui, tu fabriques des parfums, donc c'est la cosmécologie.
00:22:47 Ou alors on peut dire, tu pourras me dire ton monoscope, ça c'est de l'astrologie.
00:22:52 A priori, ce n'est pas totalement déconnecté de l'astronomie,
00:22:55 mais l'interprétation l'est quand même.
00:22:59 De manière plus subtile, la cosmologie se différencie aussi de l'astronomie et de l'astrophysique.
00:23:05 Parce que la cosmologie, ce n'est pas de l'astronomie, mais ça a une branche de l'astronomie
00:23:12 qui va étudier la structure et l'évolution de l'univers dans son ensemble,
00:23:17 alors que l'astrophysique va étudier la structure et l'évolution peut-être d'astres, de parties de l'univers.
00:23:23 Donc ça, c'est la définition de notre dictionnaire.
00:23:31 Et vous allez me dire, mais oui, mais ok, c'est très beau d'avoir une théorie de Big Bang,
00:23:36 mais au final, comment est-ce qu'on peut savoir, c'est souvent une des questions qui arrivent très vite,
00:23:42 c'est, oui, mais au final, comment est-ce qu'on peut être sûr de tout ça ?
00:23:46 Pourquoi est-ce que je ne peux pas vous dire, vous me racontez des carabistouilles,
00:23:50 vous avez bien des petits modèles, des petites équations, etc.
00:23:54 Mais au final, est-ce qu'on peut en être vraiment sûr de ça ?
00:23:57 Et donc, il y a trois preuves observationnelles de la théorie de Big Bang.
00:24:02 Une preuve, tout d'abord, que l'univers n'est pas quelque chose de statique,
00:24:09 mais que le tissu de l'espace-temps est en train de grandir,
00:24:13 comme le tissu d'un collant qui grandirait, comme ça.
00:24:17 Et on le sait, grâce aux mesures de l'éloignement des galaxies,
00:24:24 qui a été réalisée, l'interprétation en termes d'expansion de l'univers a été faite par un carolo,
00:24:32 donc on peut être très fier, Georges Lemaitre, en 1908,
00:24:36 sur base des observations de Hubble, qui lui-même a proposé aussi,
00:24:40 par après, qu'il y avait cette expansion de l'univers.
00:24:44 Et en fait, l'idée, elle est relativement simple,
00:24:47 vous avez tous déjà entendu une ambulance, une voiture de police,
00:24:50 qui arrive vers vous et puis qui s'éloigne de vous,
00:24:53 et on est d'accord que si les sirènes sont virlantes,
00:24:56 on entend d'abord un son très aigu et puis, elle passe et ça fait "bouuuuuh".
00:25:03 Et alors, on a en fait la longueur d'onde,
00:25:07 lorsque la voiture se rapproche, la longueur d'onde du son,
00:25:11 qui est un peu plus petite que lorsque la voiture de police ou le camion de pompier s'éloigne.
00:25:17 Et une longueur d'onde plus petite, ça a pris une fréquence plus grande,
00:25:21 donc notre oreille entend d'un son plus aigu, tandis qu'ici, c'est d'un son plus grave.
00:25:26 Eh bien, on peut faire exactement la même chose avec la lumière.
00:25:30 Si pour une raison ou une autre, on a une galaxie qui va s'éloigner de nous,
00:25:37 eh bien, elle va nous apparaître avec une longueur d'onde un peu plus grande,
00:25:41 c'est-à-dire qu'elle va nous apparaître un petit peu plus rouge
00:25:44 que ce qu'elle ne l'est si c'est une galaxie jaune.
00:25:49 C'est une essentielle, les longueurs d'ondes, nous parlerai de nos commentaires.
00:25:53 On voit les longueurs d'ondes décaler un petit peu plus, elles deviennent un peu plus grandes.
00:25:57 À l'inverse, si elles se rapprochent, la longueur d'onde va être un petit peu plus bleue,
00:26:01 un petit peu plus petite, et donc on va parler de redshift ou de blueshift.
00:26:06 Et quand on regarde toutes les galaxies qui sont autour de nous,
00:26:09 en fait, on se rend compte qu'en moyenne, elles sont toutes à redshift,
00:26:13 c'est-à-dire qu'elles s'éloignent, et en fait, elles s'éloignent les unes des autres,
00:26:17 et elles s'éloignent les unes des autres comme conséquence de ces équations d'Einstein,
00:26:23 parce que dans ces équations d'Einstein, typiquement, si on met des grains de poussière, des galaxies,
00:26:29 eh bien on va voir que du côté de la dynamique de l'espace et du temps,
00:26:33 du côté de la dynamique du tissu, on doit avoir une expansion de l'univers.
00:26:39 Donc ce lien a été fait par Georges Lemaitre.
00:26:44 Et donc Hubble aussi, et alors dans son article scientifique,
00:26:53 Hubble regarde à quelle vitesse s'éloignent les galaxies en fonction de la distance
00:26:59 à laquelle se trouve un parsec, c'est à peu près trois années-lumière,
00:27:04 et on voit donc que la vitesse est proportionnelle à peu près à l'éloignement des galaxies,
00:27:11 et donc c'est la preuve de l'expansion de l'univers.
00:27:16 On voit qu'il était moyennement malin puisqu'il met la vitesse en kilomètres par seconde.
00:27:20 Moi j'aime bien dire, du coup, quand je donne cette présentation à des étudiants de secondaire,
00:27:25 je dis au prof, soyez indulgents vis-à-vis des élèves,
00:27:28 parce que peut-être vous avez le futur Hubble dans votre classe,
00:27:31 s'ils oublient de mettre les bonnes unités.
00:27:37 Donc on est d'accord, grâce à cela on a un univers en expansion.
00:27:41 Vous allez me dire, oui, ok, c'est bien, donc le truc grandit.
00:27:45 Donc logiquement, si ça grandit, ça veut dire que dans le passé,
00:27:48 tous les objets étaient plus rassemblés, plus denses,
00:27:51 donc la densité de l'univers devait être plus grande, probablement la température aussi,
00:27:55 et on pourrait imaginer aller remonter en arrière dans le temps
00:27:59 jusqu'à un point où peut-être la densité serait vraiment très très très très grande,
00:28:04 et on appellerait ce moment le Big Bang.
00:28:07 Mais est-ce que ça a vraiment eu lieu ?
00:28:11 Eh bien, on sait que oui, à cause de deux choses, alors je ne sais pas, preuve 3,
00:28:18 ici c'est preuve 2, je ne sais pas pourquoi ils m'ont enlevé ma preuve 2.
00:28:22 Donc la preuve 2, c'est le fait que quand on va regarder les éléments
00:28:27 qui composent l'univers aujourd'hui, eh bien, ils ont encore la trace de cette époque
00:28:33 où la température de l'univers était extrêmement grande.
00:28:37 En fait, quand on a dans l'univers de l'hydrogène et de l'hélium, essentiellement,
00:28:45 eh bien, s'il y a eu un moment, une phase extrêmement dense et chaude,
00:28:53 on peut avoir à partir de 10 milliards de degrés que les protons fusionnent
00:28:58 pour générer de l'hélium.
00:29:01 Et donc si on applique la physique nucléaire, telle qu'on peut la tester
00:29:07 dans le laboratoire, à l'échelle de l'univers, on peut en fait calculer
00:29:11 quelle proportion on devrait avoir entre l'hydrogène et l'hélium
00:29:15 et regarder si c'est ce qui correspond à ce que l'on observe dans l'univers aujourd'hui.
00:29:21 Et c'est ce qu'on appelle la nucléosynthèse primordiale.
00:29:25 On peut aller un petit peu au-delà de l'hélium, on peut aussi inclure le lithium,
00:29:28 le beryllium, des trucs comme ça.
00:29:32 Mais c'est en accord avec les observations.
00:29:35 Si on prédit avec la physique nucléaire qu'il devrait avoir à peu près 24% d'hélium
00:29:41 et 76% d'hydrogène, et quand on va regarder dans des endroits
00:29:46 où les quantités d'éléments n'ont pas trop changé à cause des évolutions
00:29:52 des étoiles, etc., on peut dire que c'est à peu près ce que l'on retrouve.
00:29:55 Et donc ça, c'est le signe que...
00:29:58 C'est pas un signe très très fort, mais c'est un signe qualitatif, disons, de...
00:30:02 Ah ben oui, c'est presque un peu quantitatif quand même.
00:30:06 Mais c'est un signe qu'il y a eu cette phase
00:30:09 où on a eu de la nucléosynthèse dans l'univers.
00:30:13 Preuve numéro 3, qui est sans doute la plus sympathique,
00:30:19 c'est ce qu'on appelle le fond diffus cosmologique
00:30:22 ou le rayonnement fossile. En français, souvent, on entend plus rayonnement fossile.
00:30:26 En anglais, c'est aussi Cosmic Microwave Background,
00:30:29 le fond cosmique micro-monde.
00:30:32 C'est un rayonnement qui, pour le commun des mortels,
00:30:37 Gaston, par exemple, peut juste se limiter,
00:30:41 pour ceux qui ne sont pas trop jeunes et qui connaissent bien les télévisions
00:30:47 où on pouvait régler entre deux canaux avant d'avoir la délimité rythmique,
00:30:51 il y a de la neige. Et bien, il y a 1% de la neige à peu près
00:30:54 qui nous vient d'un rayonnement en provenance de l'univers
00:30:57 que l'on appelle le rayonnement fossile.
00:31:00 Alors vous allez me dire, ben oui, ça c'est pour Gaston.
00:31:05 Moi j'ai envie de savoir plus, je suis au cours public d'astronomie.
00:31:08 Et donc pour un physicien ou pour quelqu'un qui suit le cours public d'astronomie,
00:31:14 le rayonnement fossile, on peut comprendre d'où est-ce qu'il vient.
00:31:18 Donc imaginons qu'on remonte dans le temps de l'univers,
00:31:22 il y a donc ces fameux noyaux d'hydrogène et ces fameux noyaux d'hélium
00:31:26 qui ont été produits, on vient de le voir.
00:31:29 Alors il y a aussi des électrons et de la lumière.
00:31:32 Et typiquement, l'hydrogène et l'hélium sont ionisés,
00:31:41 c'est-à-dire ils sont libres, ils n'ont pas d'électrons autour d'eux.
00:31:44 Parce que dès qu'il y a un électron qui se lie à eux,
00:31:47 il y a un photon, une particule de lumière qui arrive,
00:31:51 qui est suffisamment énergétique, qui tape dessus et qui ionise la lumière.
00:31:55 Si vous vous souvenez de votre cours de secondaire,
00:31:59 même si c'était un peu longtemps,
00:32:02 ça, il faut une énergie de 13,6 électron-volts pour faire ça.
00:32:07 Et donc tant que la lumière, tant que les photons ont cette énergie-là, ça marche.
00:32:11 Mais avec l'expansion de l'univers, la température diminue
00:32:15 et l'énergie des photons diminue.
00:32:17 Et à un moment donné, ils n'ont plus les 13,6 électron-volts.
00:32:21 Et donc du coup, tout d'un coup, ils n'interagissent plus
00:32:24 et ils se propagent librement dans l'univers.
00:32:27 Donc on est passé d'une soupe opaque,
00:32:30 quand j'explique le fond diffus cosmologique aux enfants de 6 ans,
00:32:34 ils comprennent, je leur dis que l'univers était rempli par de la soupe opaque,
00:32:39 une grosse soupe, bien chaude, mais elle refroidissait.
00:32:43 Et à un moment donné, la soupe devient totalement transparente.
00:32:47 Et donc si la soupe est transparente, la lumière peut voyager dedans,
00:32:51 elle peut voyager pendant 13,6 milliards d'années
00:32:54 jusqu'à croiser le chemin d'un télescope qu'on a envoyé dans l'espace.
00:33:01 Et donc le télescope, il va regarder dans toutes les directions du ciel
00:33:04 et il va voir qu'en effet, il y a un rayonnement qui nous provient.
00:33:08 Donc c'est un rayonnement qui, à cause de l'expansion de l'univers,
00:33:12 nous apparaît comme ayant une température mille fois plus petite
00:33:15 qu'au moment donné où il a été émis,
00:33:18 longueur donc de 3 mm à peu près, c'est un rayonnement radio.
00:33:23 C'est pour ça qu'on le voit avec la TV, avec les antennes TV.
00:33:28 Et ça, c'est bien la première image de l'univers
00:33:30 parce qu'avant qu'il y ait l'émission de ce rayonnement,
00:33:32 l'univers était totalement opaque.
00:33:40 Alors, ce rayonnement, c'est bien parce qu'on a pu non seulement l'observer,
00:33:44 mais on a pu observer qu'il y avait des genres de grumeaux
00:33:48 et de fluctuations dans ce rayonnement.
00:33:50 Donc aux enfants, je leur dis que ce n'était pas une soupe lisse,
00:33:53 c'était une soupe avec des croutons et des grumeaux.
00:33:56 Et c'est parce qu'il y avait des croutons et des grumeaux
00:33:58 que les petits noyaux d'hydrogène ont pu se retrouver dans des galaxies
00:34:01 et des étoiles parce que ce sont les croutons qui ont grandit
00:34:04 sous l'effet de la gravitation, quand la soupe est devenue transparente.
00:34:08 Et ces fluctuations, on les voit ici, sur mon ballon,
00:34:12 qui représente le rayonnement.
00:34:14 Alors, j'ai remarqué il y a un an ou deux que dans The Big Bang Theory,
00:34:18 il y avait un deuxième ballon au moins qui existait dans le monde.
00:34:22 C'est celui qui est à l'arrière de l'appartement de Léonard.
00:34:26 Donc si vous voulez regarder la dernière saison de The Big Bang Theory,
00:34:29 à l'arrière de l'appartement, vous pouvez voir, c'est le même que mon ballon.
00:34:35 Et que représente ce ballon ?
00:34:38 Vous voyez ici, un peu plus près, c'est le rayonnement fossile.
00:34:43 Et on voit quand on zoom, qu'il y a des genres de petits grumeaux.
00:34:47 Donc c'est la vraie image observée par le satellite WMAP
00:34:51 qui a été juste collée sur un ballon.
00:34:54 Donc l'idée, c'est que nous sommes au centre du ballon.
00:34:58 Le télescope a regardé en haut, il a vu de la soupe avec des croutons.
00:35:03 Il a regardé en bas, il a vu de la soupe avec des croutons.
00:35:06 Il a regardé sur le côté, il a vu notre galaxie qui cache de la soupe avec des croutons.
00:35:10 Ça c'est la bande rouge.
00:35:11 Mais sinon, dans toutes les autres directions du ciel,
00:35:13 il a vu le même rayonnement avec des grumeaux, avec des croutons.
00:35:17 Alors ce n'est pas des gros grumeaux.
00:35:19 Ce sont des grumeaux qui font à peu près 1/100 000e de fluctuation.
00:35:24 Donc c'est des fluctuations de densité de 1/100 000e par rapport à la moyenne.
00:35:31 Ça, c'est déjà deux prix Nobel.
00:35:34 Même trois en fait, pour l'avoir observé depuis 2006 et puis 2019 encore,
00:35:41 pour avoir compris qu'est-ce qui provoque ces grumeaux
00:35:45 et est-ce qu'on peut les étudier statistiquement.
00:35:48 Alors l'idée, c'est que dans cette soupe qui remplissait l'univers,
00:35:52 au début de l'univers, il y a eu un processus
00:35:55 qui a fait en sorte que c'est comme s'il y avait des cailloux qui étaient là
00:35:58 et qui ont généré des fluctuations.
00:36:00 Et que toutes ces fluctuations ont évolué avec le temps
00:36:04 et que 300 à 400 000 ans après le Big Bang,
00:36:07 eh bien hop, ça devient transparent.
00:36:09 Émission des rayonnements fossiles.
00:36:11 Et quand on revient, il y a des zones un petit peu plus chaudes,
00:36:14 un petit peu plus froides, c'est-à-dire un petit peu moins denses ou un petit peu plus lentes.
00:36:18 Alors sur mon ballon, c'est WMAP.
00:36:23 Ça, c'est Planck.
00:36:24 C'est le satellite de l'Agence spatiale européenne
00:36:26 qui a donné ses premières mesures en 2011 et ses dernières en 2018.
00:36:30 Donc c'est récent.
00:36:32 Et grâce à ça, on peut vraiment faire de la physique de précision
00:36:39 sur l'univers primordial.
00:36:41 Alors, ces deux, trois slides qui vont arriver
00:36:49 vont être un petit peu plus compliqués à comprendre.
00:36:52 Donc je sais qu'il y a différents niveaux entre vous.
00:36:55 Et qu'il y en a qui ont sans doute déjà entendu parler du rayonnement fossile,
00:36:59 mais qui aimeraient bien en savoir un petit peu plus au final
00:37:03 sur pourquoi est-ce que dans ce rayonnement fossile,
00:37:05 on peut en apprendre tant sur la composition de l'univers, etc.
00:37:08 Donc si vous décrochez pendant deux, trois slides,
00:37:12 ce n'est pas grave, vous raccrocherez après.
00:37:13 C'est juste que ça va être un petit peu plus spécialisé,
00:37:16 parce qu'on va essayer de comprendre
00:37:18 qu'est-ce qu'on peut tirer d'informations
00:37:23 sur ces distributions de croutons que l'on voit sur le rayonnement fossile.
00:37:29 Alors, l'idée, c'est qu'on va faire un comparatif
00:37:35 avec ce qui se passe dans un tuyau d'orque ou dans un tuyau de flûte.
00:37:39 Eh bien, en fait, quand on va souffler,
00:37:43 on va avoir une note fondamentale
00:37:46 où il y a un maximum de compression,
00:37:48 un maximum de raréfraction des molécules
00:37:50 qui va provoquer la note fondamentale.
00:37:52 Et ceux qui font un peu de musique savent qu'il y a en même temps les notes harmoniques.
00:37:56 Et les notes harmoniques, ça correspond à un endroit
00:37:59 où il y a un maximum de compression,
00:38:00 un peu moins, un peu plus de raréfraction ici,
00:38:02 puis un peu de compression ici.
00:38:04 Et puis la deuxième harmonique, on rajoute une gouche, etc.
00:38:08 pour toutes les harmoniques.
00:38:10 Eh bien, c'est exactement ce qui se passe avec le fond d'iffus cosmologique.
00:38:15 Sauf que la longueur du tuyau,
00:38:17 c'est le temps qui s'écoule jusqu'à l'émission du fond d'iffus cosmologique.
00:38:21 Donc on part avec des grumeaux ou des cailloux
00:38:24 qui sont tombés dans l'univers,
00:38:25 mais on ne sait pas trop pourquoi,
00:38:26 qui ont généré les fluctuations.
00:38:28 Et elles évoluent.
00:38:30 Et celles qui évoluent vers une région un petit peu plus dense,
00:38:33 qui va dur, en fait, par la...
00:38:35 On a une région un peu plus froide,
00:38:36 mais on a les moindres signes,
00:38:38 vont être un peu la note fondamentale.
00:38:40 Et puis il y a des fluctuations qui ont une taille,
00:38:43 en fait, deux fois plus petite,
00:38:45 et qui vont avoir le temps de signer vers un maximum de compression,
00:38:49 puis un maximum de rétraction,
00:38:51 puis de compression, de rétraction, de compression.
00:38:54 C'est aussi juste...
00:38:55 C'est des ondes acoustiques, c'est la même chose que du son.
00:38:58 C'est les compressions des molécules, des atomes d'hydrogène qui étaient là,
00:39:02 qui sont là, etc.
00:39:05 avec les différentes harmoniques.
00:39:08 Et du coup,
00:39:10 si on dresse un graphique
00:39:13 de l'intensité des fluctuations que l'on voit dans le ciel
00:39:17 en fonction de leur taille qu'elles ont dans le ciel,
00:39:20 eh bien, on doit retrouver ces différentes harmoniques.
00:39:24 Et c'est exactement ce que l'on retrouve
00:39:27 quand on trace ce qu'on appelle le "angular power spectrum" en anglais,
00:39:31 le spectre de puissance angulaire.
00:39:33 Donc à gauche, on a les grandes fluctuations,
00:39:36 à droite, on a les toutes petites,
00:39:37 et on voit qu'on a un pic qui correspond
00:39:41 à notre fondamentale de l'univers,
00:39:43 et puis les autres pics qui sont toutes les harmoniques.
00:39:48 Et du coup, on comprend ici, qualitativement en tout cas, d'où ça sort.
00:39:56 Au plus on doit mettre de la matière dans l'univers,
00:39:59 au plus le premier pic doit être important.
00:40:06 Et on peut se poser la question,
00:40:08 pourquoi est-ce que par exemple le troisième pic,
00:40:11 on dirait qu'il est presque aussi important que le deuxième pic,
00:40:14 ce qui paraît un petit peu louche, comme ça.
00:40:17 Et en fait, ça c'est le signe de la présence de matière noire,
00:40:20 de matière qui ne sent pas la pression, dans l'univers.
00:40:26 Alors, qu'est-ce qui se passe ?
00:40:31 On va imaginer maintenant que dans notre univers,
00:40:35 les atomes d'hydrogène, d'hélium, la matière ordinaire,
00:40:39 et une nouvelle sorte de matière.
00:40:41 Donc ça c'est le blanc, et puis la nouvelle sorte de matière, c'est le noir.
00:40:45 La matière ordinaire, en blanc, subit la gravité,
00:40:48 et donc forcément un grumeau va avoir tendance à grossir,
00:40:52 mais à un moment donné,
00:40:54 eh bien, il y a la pression qui devient très importante.
00:40:57 Si on compresse une balle en mousse, à un moment donné,
00:40:59 vous sentez que les pressions vous la fait redevenir à un stade normal,
00:41:03 et donc les atomes blancs,
00:41:06 eux vont avoir tendance à bien se redisperser sous l'action de la pression.
00:41:12 Mais si on rajoute de la matière, de la nouvelle matière,
00:41:18 ce qui va se passer, c'est que dans la deuxième phase,
00:41:22 la nouvelle matière qui ne subit pas de pression,
00:41:24 va rester dans le grumeau ici,
00:41:27 et va avoir tendance à ralentir,
00:41:29 parce que son action gravitationnelle va avoir tendance
00:41:32 à ralentir la phase de décompression des particules blanches.
00:41:38 Et c'est pour ça que tous les pics impairs,
00:41:42 eh bien, après, quand les particules blanches vont retomber, par exemple,
00:41:47 ça va encore rajouter de la compression ici.
00:41:52 Et donc tous les pics impairs vont avoir tendance à être boostés
00:41:56 à cause de cette présence de matière noire.
00:42:01 Et la troisième chose que l'on peut apprendre grâce à la position des pics,
00:42:07 c'est la courbure de l'univers.
00:42:10 C'est-à-dire la forme globale du tissu de l'espace-temps.
00:42:15 Donc si on a un cas d'un univers presque euclidien
00:42:19 où tous les angles d'influence sont 180 degrés,
00:42:22 eh bien on va dire que c'est un univers plat.
00:42:24 Sinon, c'est un univers électrique ou un univers plafond.
00:42:28 C'est-à-dire que l'univers électrique ou hyperbolique.
00:42:32 Et pour voir la différence, il suffit d'essayer de mesurer les angles des triangles.
00:42:37 Et donc si on peut mesurer les angles des triangles, ça va marcher.
00:42:41 On peut faire la différence entre chaque.
00:42:43 Mais en fait, les angles des triangles, on peut le voir grâce à la taille des fluctuations du fond difficile de se bleuer.
00:42:49 En fait, leur taille va avoir tendance à être un petit peu plus petite
00:42:55 dans le cas d'un univers de ce type-là
00:42:59 ou dans le cas d'un univers qu'on appelle fermé, donc plutôt éliptique,
00:43:04 eh bien on va avoir des fluctuations qui vont être un petit peu plus grandes.
00:43:08 Et donc la taille des fluctuations et la position des pics dans cet aspect de puissance d'univers
00:43:13 va déterminer qu'on est dans ce cas-ci.
00:43:16 Et donc il faut comprendre aussi pourquoi est-ce que l'univers nous paraît extrêmement plat.
00:43:21 Pourquoi il n'y a pas une déformation de l'espace-temps à l'échelle cosmologique.
00:43:26 Et finalement, du côté gauche ici de ce graphique,
00:43:34 on a les fluctuations qui sont tellement grandes
00:43:37 qu'elles n'ont pas pu évoluer depuis le moment donné du Big Bang.
00:43:42 Vu que le rayonnement fossile a été émis à peu près 300 000 ans après le Big Bang,
00:43:46 si en 300 000 ans ça n'a pas été suffisant que pour le fût-ce que grossir un petit peu,
00:43:52 eh bien elles sont en fait dans leur état initial.
00:43:55 Et donc on a un genre de plateau.
00:43:59 Et donc les inhomogénités, quelle que soit leur taille,
00:44:03 avaient la même importance en termes de surdensité ou de sous-densité, statistiquement parlant.
00:44:10 On peut même remarquer qu'il y a une petite pente, mais on en reviendra après.
00:44:15 Et on peut se demander, évidemment, quel est le mécanisme qui a provoqué
00:44:23 les cailloux qui sont tombés dans la bassine.
00:44:26 C'est quoi ? Ce n'est pas des cailloux, évidemment.
00:44:29 Et donc ce rayonnement fossile, c'est une manière d'être...
00:44:35 Je ne vous ai pas montré tantôt la photo de Mars.
00:44:38 On peut dire que le côté prétentieux, c'est qu'on a pu faire cette photo, etc.
00:44:42 Et si le côté prétentieux, c'est qu'on peut mesurer avec une extrême précision
00:44:47 la quantité de tous les éléments qu'il y a dans l'univers.
00:44:50 On mesure qu'il y a à peu près 5% d'atomes, 26,6% de matière moindre,
00:44:57 à peu près 0,01% de radiation qui nous vient du fond du système.
00:45:04 Et puis, le reste, pour expliquer que l'univers est plat,
00:45:08 ça va être une autre forme d'énergie, que l'on ne sait pas trop c'est quoi,
00:45:12 mais qu'on peut aussi mesurer très précisément, qu'on va appeler l'énergie sainte.
00:45:16 La matière moindre, en parenthèse, on ne sait pas c'est quoi non plus.
00:45:18 Donc on voit approcher les mystères de l'univers.
00:45:20 Et on voit approcher cette dualité entre le fait de connaître très précisément,
00:45:25 de savoir mesurer très précisément ce qu'il y a dans l'univers,
00:45:28 tout en ne sachant absolument pas ce que l'on met dedans.
00:45:32 OK ?
00:45:34 Et donc ça, c'était pour la partie un peu plus technique,
00:45:39 un peu plus avancée.
00:45:42 On va recoller avec des choses un peu plus faciles à comprendre.
00:45:45 Ça va ?
00:45:46 Donc, ceux qui ont un petit peu lâché les dernières dias,
00:45:50 vous pouvez vous reconcentrer.
00:45:52 On va reprendre le diagramme en fromage de l'univers
00:45:55 et on va maintenant essayer de mettre en évidence
00:46:00 les différents mystères de l'univers.
00:46:02 Premier mystère, finalement, c'est qu'est-ce que c'est que cette énergie sombre ?
00:46:07 C'est ce dont on a besoin aussi pour faire en sorte que l'univers est en expansion accélérée.
00:46:13 Et je vais y revenir juste après.
00:46:15 Première question.
00:46:17 Donc, on a quand même 70% de l'univers totalement inconnu.
00:46:22 Le problème, c'est que les 26-27% ici sont totalement inconnus aussi.
00:46:27 C'est la matière noire.
00:46:29 On a vu grâce au rayonnement fossile qu'elle a une action gravitationnelle
00:46:34 et on la revoit, on voit ses effets indirects.
00:46:37 Donc, on ne la voit pas, mais on voit ses effets indirects
00:46:40 sur le mouvement des galaxies.
00:46:42 Je vais y revenir aussi juste après.
00:46:44 Vous allez me dire, heureusement, on a quand même 5% que l'on comprend.
00:46:50 Par exemple, on comprend que cette petite fille a été fabriquée
00:46:53 avec des symptômes qui ont été faits dans les étoiles, etc.
00:46:56 Eh bien, c'est faux.
00:46:58 Cette petite fille, c'est une grise.
00:47:00 J'aime bien montrer cette photo-là parce que maintenant,
00:47:02 ce n'est plus une petite fille, c'est une grande jeune fille
00:47:04 qui m'a aidé à faire des schémas que je vous montrerai,
00:47:07 des infographies que je vous montrerai à la troisième leçon.
00:47:09 Et ça, c'était sa photo, et elle était passionnée par l'espace déjà
00:47:12 quand elle était petite.
00:47:14 Et donc, j'incite en même temps,
00:47:17 si vous êtes une fille, vous êtes peut-être passionné par la physique,
00:47:21 passionnez-vous.
00:47:22 On a tendance souvent à dire, c'est un truc pour garçons,
00:47:26 mais en fait, pas du tout.
00:47:28 Celle qui m'a installé, c'est Léa.
00:47:30 Je veux dire, les filles sont aussi bonnes en physique
00:47:34 et en cosmologie que les garçons.
00:47:36 Et donc, si vous avez aussi des enfants et des petits-enfants,
00:47:39 essayez que ce ne soit pas vers le petit garçon que vous allez dire,
00:47:44 « Ah oui, j'ai vu des trucs fantastiques sur l'univers. »
00:47:47 Allez voir aussi votre petite-fille ou votre fille.
00:47:50 Et donc, en fait, on n'est pas heureux avec ces 5%,
00:47:55 parce que le problème, c'est que dans l'univers,
00:47:59 je vous ai dit, il y a plein de champs, etc.
00:48:02 Et dans ces champs, il y a les champs des particules ordinaires
00:48:05 et il y a des champs de leur équivalent en antimatière.
00:48:09 Et le problème, c'est que dans le modèle de la physique des particules,
00:48:13 il devrait y avoir à peu près la même chose de matière et d'antimatière.
00:48:16 Et quand il y a de la matière qui rencontre de l'antimatière, ça explose.
00:48:20 Et donc, cette petite-fille, Ingrid, ne devrait pas exister.
00:48:24 Et en fait, on ne devrait pas exister.
00:48:27 Dans notre compréhension actuelle de l'univers, on ne devrait pas exister.
00:48:31 Donc malheureusement, on est à peu près à 99, je ne sais pas combien de pourcents
00:48:36 de l'univers qu'on ne comprend pas.
00:48:38 Heureusement, il y a la radiation, c'est beau qu'il y ait plus de 0,1%.
00:48:42 Mais dans ce cas-là, je vous ai dit, on voit des fluctuations, etc.
00:48:46 Mais le problème, c'est qu'on ne sait pas quelle est l'origine de ces glumeaux
00:48:50 qu'il y a dans cette radiation.
00:48:52 Et donc là aussi, il y a des choses que l'on ne sait pas.
00:48:55 Et donc, en même temps, on est prétentieux, mais en même temps, restons modestes.
00:48:59 Je crois que c'est la seule branche de la physique, la cosmologie,
00:49:03 où on est quand même en train de parler de 100% de choses qu'on ne sait pas c'est quoi.
00:49:10 Les astrophysiciens, ils peuvent dire, oui, nous, on ne mesure pas les choses
00:49:13 très précisément.
00:49:14 On se moque toujours d'eux parce qu'ils ne mesurent pas très précisément les trucs.
00:49:17 Mais au moins, ils savent ce qu'ils font.
00:49:20 Nous, on ne sait pas trop.
00:49:23 Et donc, passons quelques minutes sur chacun de ces grands mystères.
00:49:29 Ma présentation va durer à peu près une heure.
00:49:32 Vous pourrez poser des questions après, si ça vous va.
00:49:35 On a commencé en retard.
00:49:38 Alors, énergie sombre.
00:49:40 On a vu le fondifu cosmologique, mais ce qui a permis de la mettre en évidence,
00:49:45 ce sont les supernovas, explosions d'étoiles,
00:49:50 mais qui, en fait, nous apparaissent moins brillantes que prévues.
00:49:55 C'est-à-dire que dans un univers où il n'y aurait que de la matière,
00:49:58 on serait sur la ligne verte si on compare la distance par rapport à l'âge de l'univers,
00:50:02 la distance des supernovas par rapport à l'âge de l'univers,
00:50:06 au moment donné où elles ont explosé.
00:50:08 Et on voit que tous les points expérimentaux sont au-dessus.
00:50:11 Et donc, il a fallu rajouter un composant,
00:50:14 qui va être de l'énergie sombre,
00:50:17 pour générer de l'accélération de l'expansion,
00:50:21 parce qu'il faut pouvoir dire qu'en fait, non,
00:50:23 elles sont plus éloignées que ce que l'on pense.
00:50:26 Et donc, si elles sont plus éloignées, c'est qu'il y a eu accélération de l'expansion.
00:50:32 Et donc, on a besoin d'un composant qui fait de l'accélération,
00:50:36 on appelle ça l'énergie sombre.
00:50:38 Hypothèse, peut-être, ce n'est pas un nouveau composant,
00:50:43 mais c'est que les équations d'Einstein doivent être modifiées.
00:50:46 Donc peut-être c'est une modification de la gravité qu'on devrait avoir.
00:50:50 Peut-être aussi que c'est quelque chose qui apparaît quand on est dans le vide,
00:50:55 et en particulier, on met comme hypothèse que dans les équations que je vous ai montrées,
00:51:00 il y avait un terme avec lambda, qui est la constante cosmologique d'Einstein.
00:51:04 Typiquement, ce terme-là, qu'Einstein ne savait pas trop quoi faire avec,
00:51:07 il l'a enlevé, puis il a remis, et voilà.
00:51:10 Eh bien, typiquement, ça se produit de l'accélération de l'expansion.
00:51:14 Mais alors pourquoi est-ce que ce terme aurait juste la bonne valeur
00:51:18 pour faire de l'accélération maintenant, dans des dernières milliards d'années ?
00:51:21 C'est bizarre.
00:51:22 Ou alors un nouveau composant,
00:51:25 ou alors un truc aussi peut-être auquel il est un peu moins exploré,
00:51:30 après le cas,
00:51:32 c'est que peut-être on ne comprend pas encore tous les effets complexes de la relativité générale,
00:51:36 parce qu'après tout, l'univers n'est pas si homogène, si simple que ça,
00:51:41 et donc peut-être que ce sont nos calculs qui ne sont pas encore assez précis.
00:51:46 Et donc c'est un peu les quatre pistes que l'on a pour l'énergie sombre.
00:51:49 Et si on, celui qui trouve, celui qui a une autre hypothèse,
00:51:52 qui a envie de proposer quelque chose à enregistrer, vous pouvez le dire.
00:51:56 Et donc, grâce au télescope spatial Euclide,
00:52:01 on va essayer de voir justement comment cette accélération de l'univers a eu lieu,
00:52:05 et comment on est passé de l'univers très très homogène,
00:52:09 avec des fluctuations de 1/100000 dans le rayonnement fossile,
00:52:12 à un univers qui se structure en galaxies, en amas de galaxies,
00:52:15 comme on le voit dans cette simulation.
00:52:17 Et là, vous avez le télescope spatial Euclide,
00:52:19 vous avez été testé au centre spatial de Liège, il n'y a pas très longtemps,
00:52:23 avant d'être lancé.
00:52:25 Et donc, grâce à ça, grâce à Euclide, on espère observer plus d'un milliard de galaxies,
00:52:31 beaucoup plus que ce que l'on voit maintenant,
00:52:33 jusqu'au tout début de l'univers,
00:52:35 pour essayer de voir vraiment comment cette expansion a eu lieu.
00:52:38 Pour voir aussi comment la matière s'est structurée.
00:52:41 Et la matière qui se structure, ça, c'est aussi l'effet de la matière noire.
00:52:47 Et donc, typiquement, la matière noire, on la voit, on l'a voir, on l'a voir,
00:52:52 on voit son influence aux échelles cosmologiques,
00:52:55 mais aussi aux échelles galactiques et aux échelles des amas de galaxies.
00:52:58 Ici, vous avez l'amas de la balle, vous voyez, tu vois ce que...
00:53:01 Où en fait, on a plein de galaxies en arrière-plan.
00:53:05 On peut reconstruire la quantité de matière ordinaire en rose,
00:53:09 et en regardant comment sont déformées les galaxies d'arrière-plan
00:53:13 par la quantité de matière totale,
00:53:15 parce que la matière agit comme un genre de...
00:53:18 Si vous prenez une bouteille et que vous regardez une lumière,
00:53:20 vous allez voir tout qui est un peu déformé,
00:53:22 donc c'est un peu comme un genre de lentille.
00:53:25 Eh bien, en regardant l'effet de lentille sur toutes les galaxies d'arrière-plan,
00:53:29 on peut reconstruire la quantité de matière totale en bleu.
00:53:33 Et la matière totale en bleu, ça ne correspond pas à celle visible en rouge.
00:53:37 Donc il y a bien de la matière que l'on ne voit pas, qui est là,
00:53:42 et dont on ressent les effets gravitationnels.
00:53:45 Qu'est-ce que ça peut être ?
00:53:46 Alors, on a pensé à un neutrino, c'est une particule qui existe,
00:53:49 qu'on peut détecter dans les grands détecteurs, etc.
00:53:53 Mais le problème, c'est qu'il voyage à la vitesse de la lumière,
00:53:56 et du coup, ça n'a pas les bonnes propriétés pour expliquer la matière.
00:54:01 Du coup, on a passé à une nouvelle particule, un WIMP, par exemple,
00:54:06 particule massive mais interagissant très faiblement,
00:54:10 mais on n'en a jamais trouvé.
00:54:12 On a essayé de mettre des détecteurs sur Terre, etc., pour essayer de les détecter,
00:54:16 mais ça n'a jamais marché.
00:54:17 Alors, il y a d'autres types de particules, des actions,
00:54:20 il y a tout un zoo de particules proposées.
00:54:23 On pourrait aussi avoir éventuellement une modification de la gravité,
00:54:26 mais c'est beaucoup plus compliqué, parce qu'en même temps, la gravité,
00:54:29 on la comprend très bien, aussi bien aux échelles cosmologiques
00:54:32 que aux échelles très petites.
00:54:35 Donc, c'est pas facile de modifier la gravité pour expliquer la matière noire.
00:54:39 C'est même, pour le moment, on n'a pas vraiment de modèle très convaincant.
00:54:44 Ou alors, vous allez me dire, peut-être qu'il y a des objets très sombres
00:54:48 qui se baladent, qui ne sont pas des particules,
00:54:51 mais qu'on va appeler des "machos", des "massive compact hollow objects".
00:54:56 Par exemple, des trous noirs,
00:54:59 qui pourraient du coup faire de la matière qu'on ne voit pas,
00:55:03 s'ils sont suffisamment sombres.
00:55:05 Et parmi eux, on pourrait penser à des trous noirs,
00:55:08 mais le problème, c'est qu'il faut qu'ils existent déjà dans l'univers primordial,
00:55:13 parce que dans la soupe, ici, on voit qu'il y avait de la matière noire.
00:55:17 Donc, si on parle de trous noirs, on va parler de trous noirs primordiaux
00:55:20 qui devaient déjà exister.
00:55:23 Peut-être on va avoir de la réponse sur la matière noire
00:55:31 grâce aux détecteurs donc gravitationnels,
00:55:34 qui ont observé leur première fusion de trous noirs en 2015.
00:55:37 Alors, comme le temps passe, et que je vais faire une séance complète
00:55:40 sur les ondes gravitationnelles, je ne vais pas rentrer dans le détail,
00:55:43 c'est juste pour vous mettre le pitch de ces ondes gravitationnelles
00:55:46 qui ont une intensité extrêmement faible,
00:55:49 une fluctuation de l'espace et du temps qui se baladent sur le tissu de l'espace-temps.
00:55:54 Et depuis 2015, on a environ une centaine de défections qui ont été observées.
00:56:00 Et donc, peut-être de là, on va en apprendre sur la matière noire.
00:56:06 Et je vous ai parlé des détecteurs d'ondes gravitationnelles présents et à venir.
00:56:11 Là aussi, je vais… c'est un petit pitch pour le prochain cours
00:56:16 qui aura lieu la semaine prochaine.
00:56:19 Mais arrivons à notre dernier problème.
00:56:23 Au final, le dernier problème, c'est qu'est-ce qui se passe,
00:56:26 au moment donné, du Big Bang, et d'où peuvent provenir
00:56:30 les fluctuations que l'on voit et qui ont mené aux étoiles, aux galaxies,
00:56:33 à nous, en fait.
00:56:36 Et donc, la première chose que l'on peut se poser comme question,
00:56:40 c'est qu'est-ce qu'on entend exactement par Big Bang ?
00:56:43 On dit Big Bang chaud. OK, chaud, c'est parce que la température est très très grande, etc.
00:56:48 Alors en fait, si on remonte l'histoire de l'univers avec les équations d'Einstein
00:56:53 que je vous ai montrées, avec la quantité de matière noire, etc.,
00:56:57 que l'on met, que je vous viens de montrer, etc.
00:57:00 Mais si on remonte dans le passé, avec les équations,
00:57:03 on va arriver à un moment où la densité devient infinie.
00:57:08 Et ça, les physiciens n'aiment pas trop.
00:57:11 Et donc on va commencer, on va en fait mettre le temps t = 0 à ce moment-là.
00:57:16 Et on va dire qu'il y a une singularité initiale.
00:57:21 Est-ce que ça veut dire que l'univers commence à ce moment-là ?
00:57:27 En fait, peut-être pas du tout.
00:57:31 Parce que c'est finalement vrai que dans l'hypothèse,
00:57:35 où le modèle reste vrai jusqu'en t = 0,
00:57:38 jusqu'à ce qu'on arrive à la densité qui grandit, etc.
00:57:42 Mais a priori, tout indique que cette hypothèse est fausse,
00:57:45 vu qu'on a plein de problèmes que l'on aimerait résoudre.
00:57:48 Notamment, on sait déjà que l'on doit aller au-delà du modèle que l'on a de la physique,
00:57:55 parce que, déjà la physique, on ne sait pas la tester au-delà d'une certaine température
00:58:00 ou au-delà d'une certaine densité en laboratoire,
00:58:03 où possiblement il peut y arriver d'autres choses.
00:58:06 Et tout nous porte à croire que c'est vraiment ce qui se passe,
00:58:08 parce que par exemple, on ne comprend pas pourquoi l'antimatière a disparu
00:58:11 et pourquoi on existe, comme je vous l'ai dit.
00:58:16 On ne sait pas quels sont les fluctuations,
00:58:19 quel est le mécanisme qui a provoqué les fluctuations de densité.
00:58:22 On pense que c'est une phase primordiale d'inflaction, on va la voir juste après.
00:58:26 Mais dans ce cas, en fait, c'est de la physique qui change.
00:58:30 Et donc si la physique change, est-ce qu'on peut encore parler de T = 0 ?
00:58:34 Peut-être pas, peut-être c'est une inflaction qui a duré éternellement.
00:58:41 D'autre part, est-ce que l'univers reste-t-il homogène jusqu'à ce moment-là ?
00:58:46 Parce que si ce n'est pas homogène, du coup on ne peut pas utiliser les mêmes équations,
00:58:51 en tout cas les simplifications des équations.
00:58:53 Et donc peut-être qu'il se passe des effets de relativité générale
00:58:55 qui font qu'il n'y a pas un début de l'univers,
00:58:58 mais plutôt un rebond à partir d'une phase précédente, etc.
00:59:02 Finalement, on a dit "ah mais oui, mais attention,
00:59:04 parce que la relativité c'est incompatible avec la mécanique quantique,
00:59:07 il y a probablement dans ce régime où la densité devient infinie,
00:59:10 à un moment donné, on doit quand même allier les deux".
00:59:17 Et donc au final, quand on remplit un peu toutes ces conditions,
00:59:21 quand vous entendiez Hubert Reeves qui disait "le temps commence avec le Big Bang",
00:59:26 on sentait plus son côté astrophysicien que cosmologue.
00:59:29 Parce que quand on comprend ces problèmes,
00:59:33 en fait on se rend bien compte que c'est une hypothèse de Big Bang,
00:59:39 mais que forcément, pas forcément, mais possiblement,
00:59:43 l'univers n'a pas eu un commencement à un moment donné,
00:59:46 mais possiblement il s'est passé plein d'autres choses.
00:59:49 Donc c'est plus limite à notre connaissance.
00:59:53 Tu ne m'en veux pas trop que je casse du sucre sur les astrophysiciens,
01:00:01 mais je vous ai dit quand même que vous étiez très très mieux que nous.
01:00:05 Donc tout ça pour dire que nous on ne sait rien.
01:00:13 Alors allons un petit peu vers cette phase d'inflation sur les cinq dernières minutes,
01:00:17 les cinq minutes qui dépassent le temps imparti.
01:00:20 Quand on regarde notre fond d'iffus cosmologique,
01:00:26 notre carte du ciel du fond d'iffus cosmologique,
01:00:28 donc je vous ai dit on voit des fluctuations qui sont tellement grandes
01:00:31 qu'en priori elles sont dans leur état initial.
01:00:33 Et en fait, ça c'est parce qu'elles sont tellement grandes
01:00:37 que si on veut qu'elles se soient influencées les unes des autres,
01:00:41 elles auraient dû communiquer à une vitesse plus grande que celle de la lumière.
01:00:45 Et alors vous allez me dire, mais pourquoi,
01:00:48 si elles sont totalement causalement déconnectées,
01:00:51 elles sont exactement les mêmes propriétaires ?
01:00:54 Ça c'est un grand problème.
01:00:57 Il semblerait qu'il s'est passé un truc qui a fait qu'en fait,
01:01:02 elles auraient dû communiquer entre elles,
01:01:05 se dire "attention, prends à peu près cette surdensité, toi et toi"
01:01:09 et en fait, comment expliquer ça ?
01:01:13 Donc c'est un paradoxe, c'est le problème de l'horizon.
01:01:17 Eh bien ça c'est résolu grâce à une phase hypothétique de l'univers,
01:01:22 on ne s'est pas prouvé, mais ça marche très bien.
01:01:26 C'est une phase hypothétique d'accélération de l'expansion,
01:01:29 mais alors d'un facteur absolument gigantesque.
01:01:33 On peut imaginer que genre,
01:01:36 une fraction de milliardième de milliardième de seconde,
01:01:39 un peu comme Big Bang,
01:01:41 il s'est passé une phase qui a fait en sorte que
01:01:44 deux points séparés de 1 mètre,
01:01:47 ils sont devenus tout d'un coup,
01:01:50 la distance entre ces points est devenue 10 exposants 25 mètres.
01:01:54 C'est-à-dire que là, ils peuvent parler entre eux,
01:01:57 et là, ils nous apparaissent, apparemment sans lien causal,
01:02:01 sauf qu'il y a eu cette phase d'infatuation.
01:02:06 Donc un immense facteur d'agrandissement en 0,035 seconde,
01:02:11 donc un milliardième de milliardième de milliardième de seconde.
01:02:14 Dans ce cas-là, problème résolu.
01:02:17 Il faut encore faire ça.
01:02:21 Ça, c'est le truc le plus violent dans le champ des sciences,
01:02:26 c'est l'inflation cosmique.
01:02:28 C'est en quelque sorte le bang du Big Bang.
01:02:31 Extrêmement Big Bang.
01:02:34 Et en fait, arriver à faire ça,
01:02:38 c'est pas si compliqué que ça.
01:02:41 Il suffit de rajouter dans notre modèle
01:02:44 un champ qu'on va appeler un champ scalaire.
01:02:48 Un champ scalaire, c'est parce que c'est le champ le plus simple qu'on peut mettre.
01:02:52 C'est un ombre partout.
01:02:55 Et on sait qu'il y en a au moins un qui existe,
01:02:57 c'est le champ qui a été découvert ici à l'ULB,
01:02:59 c'est le champ de Brout-Angler X,
01:03:01 où lui, ça marche pas trop,
01:03:03 mais un champ qui lui est un peu semblable,
01:03:06 ça pourrait marcher.
01:03:08 Même lui, dans certains cas,
01:03:10 si on le modifie un petit peu, ça pourrait marcher aussi.
01:03:13 Le champ de Brout-Angler X.
01:03:16 Et si ce champ,
01:03:18 c'est-à-dire si la valeur de cette entité
01:03:21 qui remplirait tout l'espace,
01:03:23 évolue lentement dans le temps,
01:03:25 eh bien, ça reste.
01:03:27 Et donc, c'est pas si compliqué que ça.
01:03:30 Et même plus que ça,
01:03:34 c'est que si on implique la mécanique quantique,
01:03:39 et on peut le faire parce qu'on n'est pas encore dans le cas
01:03:43 où on a une densité trop, trop, trop, trop grande,
01:03:46 si on implique la mécanique quantique à ce champ,
01:03:49 on s'est rempli de tout l'univers à ce moment-là,
01:03:51 donc la physique de l'infiniment petit,
01:03:54 à ce champ,
01:03:56 eh bien, ça nous prédit qu'il y a des fluctuations,
01:03:59 des sortes de balles qui apparaissent,
01:04:02 qui sont microscopiques,
01:04:04 mais qui, grâce à l'inflation,
01:04:06 vont devenir extrêmement grandes.
01:04:09 Et donc, non seulement on peut expliquer
01:04:11 le paradoxe de l'horizon,
01:04:13 mais on peut en même temps expliquer pourquoi on voit les grumeaux.
01:04:16 Et peut-être ça, c'est le mécanisme qui a fait en sorte
01:04:18 qu'il y avait bien des grumeaux dans la soupe primordiale
01:04:21 qui ont après évolué
01:04:23 vers toutes les structures de l'univers,
01:04:25 donc y compris nous-mêmes.
01:04:28 Donc c'est assez épargnant,
01:04:31 ça explique bien les observations,
01:04:34 mais c'est pas encore prouvé,
01:04:37 et on ne sait pas encore vraiment
01:04:39 quel serait ce champ fondamental
01:04:41 qui existerait en plus.
01:04:43 Et donc la prochaine étape,
01:04:44 c'est de trouver le bon modèle d'inflation,
01:04:46 et ça, c'est le rôle du futur satellite,
01:04:49 télescope Lightbird,
01:04:51 qui va non seulement regarder le fond du flux cosmologique,
01:04:54 mais qui va regarder la planète,
01:04:56 et qui va regarder la polarisation,
01:04:58 la lumière polarisée de ce fond du flux cosmologique,
01:05:01 pour voir comment elle a été influencée
01:05:03 par ces fluctuations quantiques
01:05:06 qui auraient pu exister à ce moment-là.
01:05:08 Donc on s'attend à voir des gens de grumeaux polarisés,
01:05:12 donc en quelque sorte,
01:05:14 on a ce genre de paysage,
01:05:16 le fond du flux cosmologique,
01:05:17 et peut-être on peut se dire que Van Gogh
01:05:19 était un cosmologue très avancé,
01:05:22 vu qu'il nous a fait ce beau tableau,
01:05:25 qui laisse penser à ce fond du flux cosmologique.
01:05:30 Puisque dans les simulations,
01:05:31 ça ressemble un peu à ça aussi.
01:05:34 OK ?
01:05:36 Et donc j'en arrive à la fin de cette présentation.
01:05:39 Et j'espère que,
01:05:41 en venant à ce cours de public d'astronomie,
01:05:43 vous êtes un petit peu moins comme Gaston,
01:05:46 et que vous en savez un petit peu plus sur l'univers.
01:05:49 Et en particulier,
01:05:50 on peut se reparcourir un petit peu
01:05:52 les différentes étapes de l'univers,
01:05:54 et de ce modèle du Big Bang,
01:05:56 qui est notre modèle actuel aujourd'hui.
01:05:58 Donc on commence par une ère de Big Bang,
01:06:00 mais on ne sait pas trop ce qui s'est passé.
01:06:02 Alors du coup,
01:06:03 on peut parler d'Atlantique,
01:06:04 de théorie des cordes,
01:06:05 de dimension supplémentaire,
01:06:06 mais nous ne souviendrons pas.
01:06:07 Là où ça commence à être connecté aux observations,
01:06:08 c'est à l'inflation.
01:06:09 On n'est pas encore tout à fait sûr de l'inflation,
01:06:11 mais ça marche bien.
01:06:12 Et ensuite, ça va vers la nucléosynthèse,
01:06:14 vers l'émission du fond du flux cosmologique,
01:06:16 qui nous permet de mesurer précisément l'univers,
01:06:19 la croissance en galaxie,
01:06:21 la formation des premiers objets,
01:06:23 et puis des étoiles, des galaxies, des planètes, et de nous.
01:06:27 Et j'aime bien terminer mes présentations
01:06:29 par une petite maxime d'Antoine de Saint-Exupéry.
01:06:32 L'essentiel est invisible.
01:06:35 Alors oui, l'essentiel est invisible.
01:06:37 Par exemple, il y a la matière sombre
01:06:39 qui remplit l'essentiel de la matière de l'univers.
01:06:42 Elle n'est pas visible.
01:06:44 Il y a plein de particules
01:06:46 qu'on en est difficile à voir aussi,
01:06:48 qu'on est traversées en continu par des neutrinos.
01:06:52 L'essentiel est invisible aussi,
01:06:54 parce qu'il faut bien se rendre compte
01:06:56 qu'au final, avec l'inflation,
01:06:58 on a une théorie qui nous dit
01:07:01 que peut-être la bulle que l'on peut voir
01:07:04 de notre univers observable,
01:07:06 donc ce qui est à l'intérieur du ballon,
01:07:08 toutes les galaxies qui sont à l'intérieur du ballon,
01:07:10 on peut voir jusqu'au rayonnement fossile,
01:07:12 mais peut-être en fait l'univers
01:07:14 qui est au-delà, à des distances si éloignées
01:07:17 que la lumière du crumeau
01:07:19 qui existerait à ces endroits-là
01:07:21 n'a pas encore pu nous rejoindre,
01:07:23 peut-être que l'univers est
01:07:25 beaucoup, beaucoup, beaucoup,
01:07:27 beaucoup plus grand
01:07:29 que ce que l'on peut encore observer.
01:07:32 Et donc l'essentiel serait aussi invisible.
01:07:34 On peut même penser à peut-être des multivers,
01:07:37 des endroits où toute la physique serait différente,
01:07:39 à différents endroits, etc.
01:07:41 Et donc voilà, c'est ce qui termine
01:07:43 un peu ma première présentation
01:07:45 sur la cosmologie.
01:07:47 Et si vous avez des questions,
01:07:48 je serai très content d'y répondre.