Les premières étoiles sont apparues plus vite qu'on le pensait après le Big Bang

Laurent Sacco, Journaliste
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Les premières étoiles sont apparues plus vite qu'on le pensait après le Big Bang

Dans la formulation initiale de la théorie du Big Bang que l’on doit à George Gamow, le cosmos observable commence par un gaz chaud et dense de neutrons. La charge électrique totale de l’Univers est donc nulle et elle doit le rester à cause de la loi de la conservation de la charge qui n’est de plus pas violée, ce qui ne serait pas le cas si l’on supposait une création nette de charge.

Les neutrons vont alors se désintégrer rapidement en donnant des protons et des électrons en nombres égaux, des neutrinos, le tout s’accompagnant d’un bain de photons alors que le cosmos est en expansion. En quelques minutes des réactions nucléaires se produisent qui vont donner des noyaux d’hydrogène et d’hélium avec leurs isotopes ainsi qu’un peu de lithium. Mais ces réactions vont rapidement se stopper là, de sorte qu’aucun noyau de carbone, d’oxygène, d’azote et encore moins de fer n’est présent.

Des centaines de milliers d’années plus tard, la température de ce plasma baisse suffisamment pour que les noyaux capturent des électrons, d’où peut-être le nom de recombinaison donnée à cette période primitive de l’histoire de l’Univers qui voit l’apparition des premiers atomes neutres en quelques milliers d’années et la libération des photons qui vont devenir le fameux rayonnement fossile, la plus vieille lumière du cosmos.

Nous ne croyons plus aujourd’hui que protons et électrons qui composent la matière autour de nous sont nés à partir d’un gaz de neutrons primordial mais pour l’essentiel, le scénario esquissé par Gamow et aussi son collègue et collaborateur Ralph Alpher s’est révélé correct. Environ 400.000 ans après le Big Bang débutent donc ce que l’on appelle les âges sombres car aucune étoile ne brille encore et le rayonnement fossile va se refroidir suffisamment pour être dans le domaine des micro-ondes.

Des masses d’hydrogène et d’hélium vont alors s’effondrer gravitationnellement pour donner les premières étoiles et les premières galaxies. Mais cet effondrement est si rapide...

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