Le régime permanent: lorsque les astronomes ont tenté de renverser le Big Bang

Certains astronomes n'aimaient pas les implications religieuses d'un univers avec un début. Leur alternative était le soi-disant «modèle d'état stable».

Par Mara Johnson-Groh  | Publication: lundi 6 janvier 2020

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NASA / ESA / S. Beckwith (STScI) et l'équipe HUDF

Tout a commencé avec un Big Bang. Ou peut-être que non. Au milieu du 20e siècle, la plupart des physiciens étaient divisés sur la façon dont l'univers a commencé - ou s'il avait même un début. Aujourd'hui, les scientifiques conviennent que la théorie du Big Bang décrit le mieux la naissance de notre univers il y a près de 14 milliards d'années. L'idée a maintenant beaucoup de preuves d'observation, mais dans les années 40 et 50, elle a encore été largement débattue. 

La théorie du Big Bang a réveillé les sphères publique et religieuse peut-être encore plus que la communauté scientifique, qui avait auparavant accepté une idée appelée le modèle de l'état stable. «Ce n'était pas seulement une controverse scientifique, elle comprenait également des aspects plus larges, des aspects idéologiques et religieux. Et c'est l'une des raisons pour lesquelles cela a été si controversé publiquement », explique Helge Kragh, historien des sciences et professeur émérite au Niels Bohr Institute. «La théorie de l'état stationnaire était, en particulier en Angleterre, souvent associée à l'athéisme, et la théorie du Big Bang au théisme chrétien.» Si l'univers avait un point de création, alors il avait probablement un créateur, pensa-t-on.

Les débuts de la cosmologie

Les humains ont toujours eu des idées sur l'origine de l'univers. Mais ce n'est qu'à partir des avancées du 20e siècle, y compris les théories de la relativité d'Albert Einstein, que les astronomes ont vraiment pu se forger des idées éclairées sur la formation de l'univers.

Alexander Friedmann, physicien russe, a été le premier à réaliser que l'application des règles de la relativité à grande échelle décrivait un univers qui évoluait avec le temps. Avec une approche mathématique, il a montré que l'univers aurait pu commencer petit avant de s'étendre sur d'énormes distances et, dans certains cas, de s'effondrer finalement sur lui-même.

Les observations effectuées par VM Slipher de l'observatoire Lowell et, plus tard, Edwin Hubble, ont montré que l'univers était en fait en expansion. Et cela a permis de confirmer ces premières idées du Big Bang. Deux ans plus tard, le physicien belge Georges Lemaître a publié un article décrivant comment l'univers en expansion avait commencé comme un petit point chaud et dense, qu'il a appelé «l'atome primitif». Ordonné prêtre catholique, Lemaître a rapporté la découverte comme un heureux coïncidence de la cosmologie et de la théologie dans une première ébauche de l'article, bien que le commentaire ait été supprimé pour la publication finale de l'article.

Deux décennies plus tard, George Gamow développerait des théories sur les retombées d'un univers né à chaud - à savoir, comment il créerait des neutrons et des protons - et publiait un livre populaire sur le sujet. Il a même attiré l'attention du pape Pie XII, qui a été pris par les parallèles entre l'Écriture de la Genèse et la théorie scientifique.

Contrairement à l'église, Einstein n'était initialement pas satisfait de l'idée d'un univers changeant, préférant un invariable à grande échelle. L'astronome britannique Fred Hoylen'était pas content non plus. Avec deux autres scientifiques, il a développé une contre-théorie - le modèle d'état stationnaire. Le modèle d'état stationnaire a suggéré que l'univers n'avait pas de commencement et avait toujours été en expansion. Pour expliquer pourquoi l'univers semble identique dans toutes les directions, il a proposé que de minuscules traces de matière, trop petites pour être mesurées expérimentalement, étaient continuellement créées.

Ce modèle a initialement recueilli le soutien d'environ la moitié de la communauté scientifique - bien que très petite à l'époque - et est devenu le plus grand rival de la théorie du Big Bang.

«Ce [débat entre les théories] n'était pas dans le courant dominant de la recherche en physique», explique David Kaiser, historien des sciences et professeur de physique au MIT. "Fondamentalement, personne n'a prêté attention ou très peu d'attention, même parmi les physiciens et astronomes professionnels."

Mais à mesure que les preuves commençaient à se rassembler, cela allait changer.
 

De nouvelles preuves

Les observations de galaxies ultra-brillantes éloignées dans les années 1950 suggéraient que l'univers changeait, et les mesures de la teneur en hélium dans l'univers ne correspondaient pas aux prédictions du modèle d'état stationnaire. En 1964, la découverte monumentale du rayonnement de fond des micro-ondes cosmiques - preuve directe d'un univers jeune et chaud - donnerait le coup de grâce final au modèle d'état stationnaire.

"Cela semble vraiment suggérer ... l'univers avait des conditions très différentes au début qu'aujourd'hui", dit Kaiser. "Et ce n'était tout simplement pas ce que le modèle de l'état stable suggère."

Dans une tournure ironique, Hoyle a utilisé le terme "Big Bang" pour tenter de rejeter la théorie dans une interview à la BBC. Bien que sa propre théorie serait en grande partie perdue dans l'histoire, le nom irrévérencieux resterait.

À sa mort, Hoyle ne se soumettrait jamais à la théorie du Big Bang. Un petit sous-ensemble de cosmologistes travaille toujours sur la résurrection d'un modèle d'état stationnaire; mais, dans l'ensemble, la communauté soutient massivement la théorie du Big Bang.

"Il y a quelques autres puzzles, donc les cosmologistes ne pensent pas que nous avons fini, mais ils sont maintenant en train de patcher ou de combler certains trous sur les modèles originaux de Big Bang - certainement pas en les remplaçant", dit Kaiser.

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/news/2020/01/the-steady-state-when-astronomers-tried-to-overthrow-the-big-bang?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3MZXI-eqdm3fnJbCBd_-etaKMXBJJQhYwEjkGeVz6xCpKRT9BX2eM6I1Q