Connaître la masse de l'Univers est très important car cela permettrait de déterminer si l'univers est plat et donc en expansion ou, au contraire, s'il est courbe et donc fini. Si la masse est très importante, la gravité attire les points éloignés vers le centre de l'univers ; autrement dit, plus la masse est grande, plus l'Univers est courbe.
Soit la masse de l'univers est inférieure à une masse dite critique, et l'expansion de l'univers due au big bang continuera éternellement, soit elle est supérieure, et la force de gravitation finira par gagner sur l'expansion. Dans ce cas l'univers va se recontracter et il y aura un big crunch.
Certains chercheurs ont essayé de calculer la masse de l'univers par différentes méthodes. Ils se sont convaincus que l'univers est très probablement plat, mais que seuls sont visibles 5 % de la masse nécessaire pour que l'univers le soit : on parle d'univers-iceberg.
Les 95 % restant constituent l'énorme masse " manquante ", qui échappe à notre regard. Les certitudes sont rares et les hypothèses nombreuses pour tenter de résoudre cette énigme cruciale pour la compréhension de l'évolution cosmique.
Grâce à la théorie du Big Bang, ce modèle standard cosmologique qu'aucune observation n'a démenti jusqu'ici, on peut estimer la quantité de matière qui a participé aux fusions nucléaires des premiers instants de l'univers, fusions nucléaires qui sont à l'origine des tout premiers éléments chimiques.
Ceux-ci se sont ensuite combinés au cœur des étoiles pour donner les éléments lourds qui nous composent aujourd'hui. Mais ils n'ont jamais été assez nombreux pour dépasser les 5 % de la masse totale présumée de l'univers. Des chercheurs ont appelé la masse manquante matière noire et ils tentent d'en prouver l'existence.
Les calculs de rotation sur les galaxies lointaines tendent bien à prouver qu'il y a de la masse cachée. En fait la masse cachée représente au moins 10 fois la masse visible. On la trouve dans les galaxies, entre les galaxies et on ne sait pas sous quelle forme elle se présente (photons, particules pesantes inconnues, matière normale invisible, couplages entre particules...).
On peut faire une estimation de la masse de l'univers observable en évaluant la masse moyenne des étoiles et le nombre moyen d'étoiles dans une galaxie, de galaxies dans un amas de galaxies etc.
Donc on sait estimer la masse de l'univers, mais il y a beaucoup d'incertitude.
Si l'on estime qu'il y a : 100 milliards d'étoiles dans une galaxie (1011), 100 milliards de galaxies dans l'univers (1011) et que une étoile moyenne = 100 fois la masse du soleil (102), on arrive donc à 1024 masses solaires dans l'univers (on ne compte pas les planètes car c'est de la fumée à coté du reste).
La masse du soleil est de 2*1030 kg, ce qui équivaut à 2*1033 grammes.
La masse de l'univers serait alors de 2*1057 grammes.
On prend 1023 atomes par gramme, donc 2*1080 atomes dans l'univers.
Cela permet également d'estimer le nombre de particules élémentaires : il n'y a pratiquement que de l'hydrogène dans l'univers, soit 1 électron et 1 proton, ce qui équivaut également à 1 électron et 3 quarks donc 4 particules.
Il y a donc 8*1080 arrondis à 1081 particules dans l'univers.
En considérant qu'il y a 10 fois plus de masse cachée, on arrive à un total de 1082 particules élémentaires.
Cela parait très faible puisque dans un cm3 de matière, il y a environ 1023 atomes, mais c'est pourtant le résultat. Cela montre la monstruosité d'un nombre avoisinant 10100.