Le signal électromagnétique le plus ancien que nous puissions analyser est le rayonnement de fond cosmique, un témoignage qui date d’il y a 13,8 milliards d’années, à l’époque du Big Bang. Voici de quoi il s’agit et pourquoi c’est si important
L’une des choses les plus fascinantes de l’univers est qu’à tout moment nous sommes littéralement immergés dans une mer de photons de rayonnement électromagnétique provenant du Big Bang. Pensez simplement que même aujourd’hui, nous continuons à ressentir un peu de cette chaleur qui était là au début. Si vous allumez par exemple une radio, une petite partie du bruit statique est due au rayonnement de fond cosmique, dont nous avons également parlé dans un article précédent. Mais de quoi s’agit-il exactement et pourquoi est-ce si important pour la science ?
L’écho du Big Bang
Pour comprendre cela, nous devons revenir environ un instant sur 300 mille ans après le Big Bang. Dans l’univers, à l’époque, il n’y avait rien de comparable à ce que nous voyons aujourd’hui. Il n’y avait ni étoiles, ni galaxies, juste des protons et des électrons. Il y avait aussi des noyaux d’hélium composés de deux protons et de deux neutrons et de petites traces d’autres noyaux légers. Cependant, la majeure partie de la matière était composée de protons : de nombreux scientifiques pensent qu’il y avait aussi des neutrinos et peut-être des traces de particules de matière noire que nous ne pouvons toujours pas expliquer exactement.
Puis il y a eu les photons. Ce sont les particules qui composent la lumière et tout autre type de rayonnement électromagnétique. Bref, dans l’univers, à l’époque, il y avait tellement de lumière et tellement de chaleur. Normalement, les protons et les électrons ont tendance à se lier pour former des atomes d’hydrogène, mais dans une telle situation, ils ne le peuvent pas, car il y a trop de photons et la température est trop élevée. Entre autres choses, les photons interagissent avec des particules chargées électriquement telles que les électrons, de sorte qu’ils ne peuvent pas voyager librement.
La découverte du rayonnement de fond cosmique
Si tu étais là, tu n’aurais rien vu à part brouillard rougeoyant, un peu comme être à l’intérieur d’une étoile. Nous savons cependant que l’univers était en expansion et que le rayonnement électromagnétique était également affecté par le redshift. Ainsi, la fréquence du rayonnement électromagnétique a diminué, son énergie a diminué et, à un certain moment, lorsque l’univers était d’environ 380 mille ans la température était suffisamment basse pour ne plus pouvoir briser les atomes d’hydrogène. Les protons et les électrons se sont liés pour former des atomes d’hydrogène, de la lumière a été libérée et des photons ont commencé à se propager dans tout l’univers.
Mettons-nous à la place de ces photons qui se mettent à voyager dans le vide pendant 13,8 milliards d’années. À un moment donné, l’un d’entre eux finit par être capté par une antenne située dans le New Jersey (États-Unis). C’est l’antenne grâce à laquelle les astronomes Penzias et Wilson découvert pour la première fois, en 1964, l’existence d’un fond diffus cosmologique. Il s’agit de l’une des découvertes les plus importantes de l’histoire des sciences, car elle nous apporte la preuve directe que l’univers était chaud et dense dans le passé. C’est exactement ce que dit le modèle du Big Bang. Le fait que ce rayonnement soit très uniforme nous indique également qu’il n’existe pas de points particuliers dans l’univers et que chaque point de l’espace est équivalent à tous les autres points. C’est incroyable de penser à être immergé là-dedans à chaque instant mer de rayonnement qui vient de l’univers primordial.
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