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Vidéo de la leçon: Le Big Bang Sciences

Dans cette vidéo, nous allons découvrir comment l’Univers a commencé, et comment il a évolué au cours de milliards d’années.

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Transcription de la vidéo

Dans cette vidéo, nous allons découvrir comment l’Univers a commencé, et comment il a évolué au cours de milliards d’années. Avant de parler de ses origines, il est important de comprendre ce que nous voulons dire lorsque nous parlons de l’univers. Nous vivons sur la planète Terre, qui est l’une des huit planètes en orbite autour du Soleil. Nous avons d’autres objets, également en orbite autour du soleil, comme des satellites naturels, des comètes, des astéroïdes et des planètes naines. Tout cet ensemble est collectivement connu sous le nom de système solaire. Le Soleil lui-même est une étoile et ce n’est qu’une parmis de nombreuses étoiles de différentes tailles et couleurs.

Si nous pouvions dézoomer suffisament loin, durant la nuit, toutes les étoiles prendraient une forme qui ressemblerait à ceci. Il s’agit d’une galaxie qu’on appelle la Voie lactée, un grand groupe d’environ 100 milliards d’étoiles. Et la Voie lactée n’est qu’une galaxie parmis tant d’autres, il en existe au moins 100 milliards au total, qui peuvent prendre de nombreuses formes, tailles et couleurs. Et les galaxies peuvent parfois être regroupées pour former des structures encore plus grandes appelées amas de galaxies. Et si nous rassemblons tous ces éléments, chaque planète, chaque satellite naturel, chaque étoile et chaque galaxie, tout cela combiné plus tout le reste, cela constitue l’univers. L’univers est donc constitué de tout ce qui existe. Toutes les galaxies, les étoiles à l’intérieur de ces galaxies, les planètes en orbite autour de ces étoiles, la vie sur ces planètes, tout le gaz et la poussière qui se trouvent entre les deux, toute la lumière et même le temps lui-même composent l’univers.

Alors, regardons plus en détail ces galaxies. Elles sont positionnées de manière aléatoire dans l’espace. Donc, si nous regardions comment elles se déplacent, nous pourrions nous attendre à ce qu’elles se déplacent dans des directions aléatoires également. Mais cela n’est pas le cas. Des galaxies très proches, comme Andromède, notre voisine la plus proche, se dirigent vers nous, attirées par la force gravitationnelle exercée entre deux galaxies. Mais si nous regardons encore plus loin, chaque galaxie s’éloigne de nous. Et il s’avère que plus une galaxie est éloignée, plus elle s’éloigne rapidement de nous. Il est facile de mal interpréter tout cela et penser que nous sommes à un endroit spécial au centre de l’univers. Mais ce modèle n’est pas vrai uniquement pour notre galaxie, la Voie lactée. Si nous vivions plutôt dans, disons, cette galaxie, nous verrions toujours toutes les autres galaxies s’éloigner de nous, avec celles qui sont les plus éloignées se déplaçant le plus rapidement.

Alors, que se passe-t-il vraiment ici? La façon la plus simple de visualiser cela est de penser à un gâteau. Au four, nous avons des myrtilles. À mesure que le gâteau gonfle, les myrtilles s’éloignent davantage. Si nous imaginons cela du point de vue de l’une des myrtilles, il semble que les autres myrtilles s’en éloignent et que celles qui sont les plus éloignées s’éloignent le plus rapidement. Mais les myrtilles ne bougent pas vraiment. Ce qui se passe réellement, c’est que les parts de gâteau entre elles deviennent plus gros. C’est aussi ce qui se passe dans l’univers. L’univers lui-même est en expansion, ce qui signifie que l’espace entre les galaxies devient plus grand et que les galaxies semblent s’éloigner les unes des autres.

Ainsi, plus le temps passe, plus l’univers devient grand et plus l’espace entre les galaxies augmente. Et cela va nous aider à réfléchir à l’origine de l’univers, car si cela se produit lorsque nous avançons dans le temps, nous pouvons penser à ce qui se passe si nous remontions temps et revenions en arrière. Si nous remontons dans le temps, nous commençons par des galaxies espacées. Et elles se rapprochent progressivement à mesure que l’espace diminue. Alors, réfléchissons à ce qui se passerait si nous revenions encore plus loin dans le temps. Les galaxies se rapprocheraient encore jusqu’à ce qu’elles finissent toutes par fusionner en un seul point.

Si nous regardons à quelle vitesse les galaxies semblent s’éloigner de nous, nous pouvons déterminer le temps nécessaire pour que toutes les galaxies convergent en un point donné. Cela s’avère être 14 milliards d’années, et donc 14 milliards d’années est l’âge de l’univers. Il y a 14 milliards d’années, l’univers entier était condensé en un seul point. Ce point s’est étendu rapidement lors d’un événement que nous appelons le Big Bang. Le nom ne correspond pas vraiment parce qu’il n’y avait pas de véritable bruit « Bang ». Néanmoins, le Big Bang est le nom que nous donnons à l’expansion initiale qui a donné naissance à l’univers. Ce point unique, il y a 14 milliards d’années, contenait toutes les particules qui existeraient dans l’univers.

Commençons donc maintenant par le Big Bang et regardons comment l’univers a évolué au fil du temps. Peu de temps après le Big Bang, l’univers s’est étendu très rapidement, mais il était encore très petit, ce qui signifie qu’il était très dense. À ce stade, c’était une soupe de particules chaude et à haute pression. Au fur et à mesure que l’univers s’étendait et se refroidissait, les premiers atomes se sont formés. Il n’y avait que les éléments les plus légers, tels que l’hydrogène et l’hélium. Les éléments plus lourds comme le carbone et l’oxygène ne se formeront que beaucoup plus tard.

À ce stade, la matière était répartie assez uniformément dans l’espace. Mais au fur et à mesure qu’elle se déplaçait de manière aléatoire, des amas de matière se formeraient et deviendraient légèrement plus denses qu’ailleurs. Et là où ces amas de matière se formaient, davantage de matière était attirée vers eux par gravité. Et ainsi, progressivement, toute la matière de l’univers se fragmenta en amas de matière. Certains d’entre eux sont devenus assez grands pour s’enflammer, et les premières étoiles sont nées. Ces étoiles étaient beaucoup plus grandes que les étoiles que nous avons aujourd’hui comme le Soleil. Donc, elles n’ont pas existé très longtemps, peut-être quelques millions d’années.

Ces étoiles également regroupées sous l’effet de la gravité formèrent des amas d’étoiles et les premières galaxies. Lorsque les étoiles de cette première génération sont mortes, leurs atomes sont restés dans ces galaxies et ont formé les générations d’étoiles suivantes. Dans l’une de ces galaxies, la Voie lactée, le Soleil et le système solaire se sont formés il y a environ 4,5 milliards d’années. L’univers a continué à s’étendre depuis le Big Bang, continuant à éloigner les galaxies les unes des autres. Et cette expansion se poursuit toujours aujourd’hui. En utilisant tout ce que nous avons appris sur le Big Bang et les origines de l’univers, essayons de répondre à quelques questions.

Lequel des événements suivants est survenu en premier? (a) Le développement de la vie sur Terre, (b) la formation de la Voie Lactée, (c) la formation du système solaire, ou (d) le Big Bang.

Pour répondre à cette question, nous devons nous rappeler comment les structures de l’univers sont liées les unes aux autres. La Terre est la planète sur laquelle nous vivons. Et la Terre fait partie du système solaire, qui n’est qu’un des nombreux systèmes planétaires de la Voie lactée. Et la galaxie de la Voie Lactée n’est qu’une des nombreuses galaxies qui composent l’univers. Alors regardons nos options. Pour qu’il y ait la vie sur Terre, la Terre doit déjà exister, ce qui signifie que le système solaire dont elle fait partie doit déjà exister. Ainsi, le développement de la vie sur Terre ne peut pas avoir eu lieu en premier et, nous pouvons exclure la réponse (a).

Nous savons également que le système solaire fait partie de la Voie lactée, et nous pouvons rappeler que des galaxies se sont formées avant le système solaire. Par conséquent, la formation du système solaire ne peut pas avoir eu lieu en premier. Et nous pouvons éliminer la réponse (c). Enfin, nous pouvons rappeler que des galaxies comme la Voie lactée se sont formées après les premières étoiles, constituées d’atomes créés juste après le Big Bang. Le Big Bang est l’origine de tout ce qu’il y a, et nous pouvons donc éliminer la réponse (b). Et la réponse à ce qui est arrivé en premier est (d) le Big Bang.

L’image suivante montre trois galaxies avec notre propre galaxie, la Voie lactée, à gauche. Laquelle des images suivantes représente le mieux à quelle distance ces galaxies seront après l’expansion de l’univers?

En regardant la première image, nous pouvons voir que les trois galaxies commencent alignées et espacées de manière égale. Nous devons imaginer comment elles apparaîtront lorsque l’univers se sera davantage étendu. Dans l’option (a), les galaxies sont toujours espacées de manière égale, mais les écarts entre elles ont augmenté. Dans l’option (b), nous avons un grand espace entre la Voie lactée et la première galaxie, mais les deux autres sont toujours proches.

Rappelez-vous que lorsque l’univers se s’étend, les galaxies s’emblent s’éloigner les unes des autres. Ces deux options montrent que les deux autres galaxies s’éloignent de la Voie lactée. Cependant, nous devrions voir les galaxies s’éloigner de nous, quelle que soit la galaxie que nous observons. On pourrait, par exemple, imaginer que nous observons cela depuis la galaxie de droite. Nous pouvons voir que l’autre galaxie et la Voie lactée se sont éloignées comme prévu. Mais dans l’option (b), la galaxie du milieu n’a pas bougé. Nous pouvons donc exclure l’option (b). Et la meilleure réponse dans ce cas est l’option (a), où toutes les galaxies se sont éloignées les unes des autres.

Résumons maintenant ce que nous avons appris dans cette vidéo. Premièrement, nous avons vu que l’univers est composé de tout ce qui existe. Ensuite, nous avons discuté du début de l’univers avec le Big Bang qui a eu lieu il y a 14 milliards d’années. L’univers a commencé chaud et dense sous haute pression. Ensuite, nous avons vu que les premiers atomes à se former juste après le Big Bang étaient l’hydrogène et l’hélium. Ces atomes se sont ensuite regroupés par gravité pour former les premières étoiles puis les premières galaxies. Le système solaire s’est alors formé il y a environ 4,5 milliards d’années. Et l’expansion de l’univers, qui se poursuit encore aujourd’hui, fait que les galaxies s’emblent s’éloigner les unes des autres.

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