Fiche de cours

L'Univers et son histoire

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Objectif

Décrire l'évolution et la structure de l’Univers.

Niveau préconisé : 4^e

Points clés

L'Univers a commencé à se former il y a 13,7 milliards d’années.
Les premières étoiles naissent et donnent ensuite naissance aux galaxies.
Les premiers éléments chimiques se sont ensuite constitués.
Notre étoile (le Soleil) a 4,6 milliards d’années.
Certaines structures de l’Univers, comme les galaxies, les étoiles et les planètes, sont occupées par de la matière à certains endroits.
Dans tout le reste de l’Univers il y a du vide. On dit que l’Univers a une structure lacunaire.

L'évolution de l'Univers

L’Univers pourrait être défini comme l’ensemble de tout ce qui existe, visible pour l’homme ou invisible car trop petit, trop grand ou peut-être trop éloigné.

Mais de quoi cet Univers est–il fait ?

1. La structure de l'Univers

L’Univers est immense, avec un nombre colossal de galaxies.

Chaque galaxie est composée de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de milliards d’étoiles.

Des planètes tournent autour d’étoiles comme dans le système solaire, où la Terre tourne autour du Soleil ainsi que sept autres planètes (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune).

D’autres corps sont également en orbite autour du Soleil, comme les comètes et les astéroides. Cet ensemble fait partie de la Voie Lactée, notre galaxie. Cette dernière se trouve à l’intérieur d’un groupe de trente galaxies, appelé Groupe Local.

Exemple
Notre galaxie, la Voie Lactée, comporte des centaines de milliards d’étoiles dont la nôtre qui est le Soleil.

Le système solaire dans la Voie lactée

2. L'évolution de l'Univers et la formation du système solaire

Le meilleur scénario pour expliquer la création de l’Univers est le Big Bang. En effet, le Big Bang n'est qu'une théorie parmi d'autres.

Tout a commencé il y a environ 13,7 milliards d’années.

Au tout début, l’Univers est concentré en un seul point. L’état de cet endroit est très compact et très chaud (des milliards de milliards de degrés Celsius).
Une violente explosion (une expansion) se produit alors. C’est le Big Bang. Les premières particules apparaissent et finissent par former des noyaux d’hydrogène et d’hélium.
400 000 ans après, les électrons qui se sont formés sont attirés par les noyaux pour former des atomes d’hydrogène et d’hélium.
Des centaines de millions d'années après le Big Bang, l’Univers continue à se « refroidir ». Dans quelques zones de l’Univers en formation, des particules se rassemblent grâce à la gravité. Les premières étoiles naissent. Les galaxies se forment ensuite.
Les réactions de fusion à l'intérieur des étoiles donnent naissance à de nouveaux éléments plus lourds comme l’oxygène, le carbone, le fer, le silicium, etc.
Puis ces étoiles finissent par exploser en dispersant dans l’univers tous ces nouveaux éléments qui vont donner naissance à de nouvelles étoiles.
Notre soleil se forme il y a 4,6 milliards d’années (9 milliards d'années après le Big Bang).
Cela se produit à partir d’une nébuleuse (un nuage de gaz) dont une grande partie s’est concentrée pour former une étoile et les « restes de matières » pour former les planètes.

L’évolution de l’Univers

3. Structure lacunaire de l'Univers

a. L'infiniment grand

Les distances sont très grandes entre :

le Soleil et les planètes dans le système solaire ;
les étoiles dans la Galaxie ;
les galaxies entre elles.

Bien qu’il y ait des milliards de corps célestes (Objet de l’Univers), l’Univers est tellement vaste qu’il est constitué en majorité de vide. On dit que l’Univers (et donc l’infiniment grand) a une structure lacunaire.

b. L'infiniment petit

À l’échelle de l’infiniment petit, si le noyau de l'atome d'hydrogène était représenté par un ballon de football, l’atome devrait être représenté par un stade, pour respecter la même échelle, avec du vide entre les deux.

Représentation d'un atome d'hydrogène	Un ballon dans un stade de foot
Comparaison entre un noyau dans un atome et un ballon dans un stade de foot

c. Conclusion

De l’infiniment grand à l’infiniment petit, la matière a une structure lacunaire. La très grande majorité de l’Univers est donc essentiellement occupée par du vide.

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