Notre conception de l'univers a changé au début du XXème siècle : loin d'être immobile, c'est au contraire un océan bouillonnant de mondes différents, le siège de phénomènes étranges et souvent violents. L'univers serait né d'une explosion, le "big bang". Depuis, les myriades de galaxies qui le composent s'écartent constamment les unes des autres, reculant ses limites. Les théories de la relativité et de la physique des particules élémentaires permettent d'imaginer comment la matière est apparue, puis s'est modifiée pour former l'univers tel que nous l'observons.
Le big bang :
L'histoire de l'univers commence il y a environ 15 milliards d'années, lorsque se produisit le big bang. Depuis, l'univers, qui était très dense et chaud, se dilate et se refroidit. Un centième de seconde après l'explosion, la matière était décomposée en particules élémentaires (électrons, neutrinos, photons) créées sans cesse à partir de l'énergie pure. Les atomes de matière, essentiellement d'hydrogène et d'hélium, n'apparaissent qu'un million d'années plus tard. Il faudra des centaines de millions d'années pour que des masses de matière se condensent sous l'effet de la gravitation et donnent naissance aux premières galaxies.
La Voie lactée et la fuite des galaxies :
En 1924, l'Américain Edwin Hubbe démontra que la Voie lactée n'était qu'une galaxie parmi beaucoup d'autres. Depuis, les télescopes ont détectés des milliards de galaxie qui nous fuient d'autant plus vite qu'elles sont éloignées. En 1965, on découvrit le rayonnement cosmologique, qui constitue la trace de l'intense rayonnement émis après le big bang. La fuite des galaxies et le rayonnement cosmologique sont à la base de notre conception de l'univers.
L'évolution des étoiles :
Les étoiles naissent et meurent. A la fin de leur vie, les plus massives s'effondrent sur elles-mêmes et explosent : on observe alors des supernovae. De ces explosions, résultent des astres nouveaux, très denses : les étoiles à neutrons. Leur diamètre mesure quelques dizaines de kilomètres et un dé de leur matière pèse des centaines de tonnes. On les appelle des pulsarslorsqu'elles émettent des signaux radioélectriques réguliers. Dans certains cas, l'étoile à neutrons, continue de se contracter et devient si dense que sa gravité empêche la lumière de s'en échapper : l'étoile se transforme alors en trou noir.
Les dimensions de l'univers :
La distance parcourue par la lumière en une année, l'année-lumière est d'environ 9 milliards de kilomètres. Les objets les plus lointains que l'on détecte se trouvent à plus de 12 milliards d'années-lumière : se sont les quasars, objets mystérieux qui se trouvent pratiquement aux confins de l'univers : les astres qui ont franchi cette distance s'éloignent de nous à une vitesse telle que leur lumière ne nous atteindra jamais.