Expansion de l'Univers - Définition et Explications

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Introduction

L'expansion de l'Univers imagée par le gonflement d'un gâteau aux raisins.

En cosmologie, l'expansion de l'Univers est le nom du phénomène qui voit à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...) les galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) s'éloigner les unes des autres. Cet écartement mutuel, que l'on pourrait prendre pour un mouvement des galaxies dans l'espace, s'interprète en réalité par un gonflement de l'espace lui-même, les objets célestes étant de ce fait amenés à s'éloigner les uns des autres (voir plus bas). À plus petite échelle, l'expansion n'affecte pas la taille des objets.

Du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) observationnel l'expansion se traduit par une augmentation de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) émise par les galaxies : c'est le phénomène de décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les...). Dans une interprétation naïve, ce phénomène indiquerait que les galaxies sont animées d'une vitesse (On distingue :) d'éloignement, le décalage vers le rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) étant dû à un effet Doppler, l'équivalent lumineux du son émis par la sirène d'une ambulance (Une ambulance est un véhicule permettant de transporter des personnes malades ou blessées vers un...) qui parait d'autant plus grave que l'ambulance s'éloigne vite.

La découverte de ce décalage vers le rouge est attribuée à l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) américain Edwin Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...) en 1929, bien qu'il ait été implicitement mis en évidence 15 ans plus tôt par Vesto Slipher et prédit, voire mesuré, par Georges Lemaître à la fin des années 1920. De façon concomittante, l'interprétation physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) correcte de ce décalage vers le rouge est donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) par la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de...) générale d'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le...), qui permet de décrire la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) dans son ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...). L'expansion de l'Univers est de fait une vérification remarquable de la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale...), même si, de façon quelque peu surprenante, Albert Einstein lui-même n'y a jamais adhéré, tentant même d'en proposer une explication alternative, la lumière fatiguée, théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) depuis longtemps complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) abandonnée.

La conséquence immédiate de l'expansion de l'Univers est que celui-ci était par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) plus dense et donc plus chaud. Le concept du Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a...), qui repose sur l'idée qu'une telle époque dense et chaude a effectivement existé, en découle naturellement et peut donc être considéré comme établi.

Du point de vue théorique l'expansion de l'Univers est contenue dans les modèles issus de la relativité générale décrivant l'Univers dans son ensemble. De telles constructions sont appelées de façon naturelle modèles cosmologiques. Les équations qui décrivent l'expansion de l'Univers dépendent des propriétés de la ou des formes de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) qui emplissent l'Univers. Elles s'appellent équations de Friedmann.

Manifestation de l'expansion de l'Univers

L'expansion de l'Univers se manifeste par l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) d'une récession (éloignement) apparente des objets astrophysiques lointains. Si l'on ne peut pas détecter de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) de leur position ou leur taille apparente, car le phénomène d'éloignement est très lent à l'échelle humaine, on constate un décalage vers le rouge de leur spectre (c'est-à-dire de la lumière qu'ils émettent). Ce phénomène est mis en évidence par le fait que le spectre de ces objets possède des raies d'émission et d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) caractéristiques des éléments chimiques qui les composent, et dont la position dans le spectre est fixée. Il existe une relation de proportionnalité (On dit que deux mesures sont proportionnelles quand on peut passer de l'une à l'autre en...) entre le taux d'augmentation de la distance des galaxies (ou pseudo-vitesse de récession) et cette distance elle-même, cette loi étant connue sous le nom de Loi de Hubble (En astronomie, la loi de Hubble énonce que les galaxies s'éloignent les unes des autres...), du nom de son découvreur, Edwin Hubble, en 1929.

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