La cosmologie est un champ d’application de l’astrophysique qui porte sur l’Univers dans son ensemble, son contenu matériel ou énergétique, son histoire passée et son évolution dynamique. Cette science relativement jeune a connu des progrès extraordinaires au cours des dernières décennies grâce à la mise en œuvre d’outils observationnels toujours plus sensibles et performants (observatoires au sol ou spatiaux). Les diverses prédictions du modèle théorique du « big-bang chaud », qui fut avancé vers le milieu du vingtième siècle, ont été vérifiées depuis avec un degré de précision sans cesse croissant.

Ainsi on peut aujourd’hui retracer dans ses grandes lignes l’histoire de l’Univers depuis sa première seconde (par référence à un temps zéro correspondant au big-bang dans le cadre du modèle ci-dessus) jusqu’à maintenant, quelques quatorze milliards d’années plus tard. L’extrapolation de l’histoire passée de l’Univers en deçà de cette première seconde reste le sujet de nombreuses recherches actuelles. On comprend également que les grandes structures de l’Univers, galaxies, amas de galaxies ou superamas de galaxies, résultent de l’instabilité gravitationnelle opérant dans un milieu initialement composé de perturbations de densité de très faible ampleur. Mais l’origine de ces perturbations de densité, ou même le mécanisme détaillé de la formation d’une galaxie comme la nôtre, restent à élucider. Pour donner un dernier exemple des avancées dans ce domaine, citons enfin l’observation selon laquelle la majeure partie du contenu énergétique de l’Univers est composé de « matière noire » (invisible) et d’ « énergie noire », dont la nature et l’origine restent incomprises. Les réponses à ces questions nous fourniront de précieuses informations sur nos origines et sur le passé de notre Univers, bien sûr, mais aussi sur la physique fondamentale des lois de la gravitation et des autres interactions.

Cet enseignement d'approfondissement propose donc une introduction à la cosmologie moderne par le biais d’une série de six cours d’environ deux heures chacun, complétée par des travaux de recherches personnels sur un sujet d'approfondissement au choix de l’élève. Ces travaux seront de nature bibliographique mais pourront comporter une partie de modélisation numérique si l’élève le souhaite et si le sujet le permet.


Référence bibliographique :

Principes de la Cosmologie par James Rich (2002)

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• Table des matières

Ouvrage disponible auprès des Editions de l'Ecole Polytechnique.

Niveau requis : PHY432 – Physique quantique et statistique

Dernière mise à jour : mardi 3 janvier 2012