1. Observations:
* rayonnement de fond micro-ondes cosmique (CMB): Cette faible réception du Big Bang imprègne l'univers. L'étude de ses fluctuations de température fournit des informations sur la structure et la composition de l'univers précoce.
* Redshift des galaxies éloignées: La lumière des galaxies éloignées est étirée, ou décalée en rouge, en raison de l'expansion de l'univers. La mesure de ce décalage vers le rouge permet de déterminer l'âge et le taux d'expansion.
* Abondance des éléments légers: L'abondance relative d'éléments comme l'hydrogène, l'hélium et le lithium dans l'univers correspond aux prédictions de la théorie du Big Bang.
2. Théories:
* Big Bang Theory: Il s'agit du modèle cosmologique dominant qui décrit l'évolution de l'univers à partir d'un état chaud et dense. Il explique l'expansion de l'univers, le rayonnement CMB et l'abondance d'éléments légers.
* Théorie de l'inflation: Cette théorie propose une période d'expansion exponentielle rapide dans la première fraction de seconde après le Big Bang. Il explique l'homogénéité et la planéité de l'univers, ainsi que la structure à grande échelle.
* Théories de la gravité quantique: Ces théories visent à unifier la mécanique quantique avec la relativité générale pour décrire l'univers aux plus petites échelles et les plus tôt.
3. Modèles:
* Simulations cosmologiques: Les modèles informatiques sont utilisés pour simuler l'évolution de l'univers, incorporant des lois physiques et des paramètres comme la gravité, la matière noire et l'énergie sombre. Ces simulations aident à comprendre la formation de galaxies, de grappes et d'autres structures à grande échelle.
Défis et limitations:
* Problème de singularité: La théorie du Big Bang prédit une singularité infiniment dense et chaude au début, qui présente un problème théorique car notre compréhension actuelle de la physique se décompose dans des conditions aussi extrêmes.
* Première physique de l'univers: Notre connaissance de la physique à des énergies et des densités extrêmement élevées est limitée. Des théories telles que la théorie des chaînes et la gravité quantique en boucle sont toujours en cours de développement.
* matière noire et énergie noire: Bien que nous ayons des preuves de leur existence, leur nature et leur origine restent un mystère.
Directions futures:
* Données d'observation: Les futurs télescopes comme le télescope spatial James Webb fourniront des observations encore plus détaillées de l'univers précoce.
* Avancées théoriques: Des recherches continues en gravité quantique et dans d'autres cadres théoriques fourniront, espérons-le, une meilleure compréhension du début de l'univers.
* Simulations informatiques: Une puissance de calcul et des algorithmes améliorés permettront des simulations plus précises et complexes de l'univers précoce.
Dans l'ensemble, les scientifiques font des progrès significatifs dans la compréhension du début de l'univers, mais il y a encore beaucoup de mystères à résoudre. C'est un processus continu d'observation, de théorie et de développement de modèles.
