D'où vient l'univers ? Un voyage vertigineux vers le commencement de tout

Levez les yeux par une nuit sans Lune, loin des villes, et laissez le vertige vous saisir. Chacun de ces points lumineux est un soleil. Derrière eux s'en cachent des milliards d'autres, et derrière ceux-là, des milliards de galaxies. Et pourtant, tout cela — les étoiles, les planètes, vous, votre café de ce matin — aurait un jour eu un commencement. Un instant où tout a jailli. D'où vient l'univers ? C'est peut-être la plus vertigineuse question que l'esprit humain puisse se poser. Et les réponses de la science sont si étranges qu'elles dépassent la fiction.

Voici l'idée qui donne le tournis. Selon la théorie du Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d'années, tout ce que contient l'univers — absolument tout — était concentré dans un espace inimaginablement petit, plus dense et plus chaud que tout ce qu'on peut concevoir. Puis, en une fraction de seconde, cet espace s'est mis à enfler de façon fulgurante.

Attention à un malentendu très courant : le Big Bang n'est pas une explosion dans l'espace, comme une bombe qui projetterait des débris dans un décor déjà là. C'est l'espace lui-même qui s'est mis à grandir, en emportant tout avec lui. Il n'y avait pas de « dehors », pas de vide autour dans lequel l'univers se serait étendu. C'est le contenant et le contenu qui sont nés ensemble. Prenez le temps de laisser cette idée infuser : avant, il n'y avait pas d'ailleurs. L'univers n'a pas explosé dans l'espace — il est l'espace qui grandit.

Poussons le vertige un cran plus loin. Quand on demande « qu'y avait-il avant le Big Bang ? », la question, aussi naturelle soit-elle, pourrait n'avoir aucun sens. Car selon cette théorie, le temps lui-même serait né à cet instant. Demander ce qu'il y avait « avant », ce serait un peu comme demander ce qu'il y a au nord du pôle Nord : la question se dissout d'elle-même.

C'est l'une des idées les plus déroutantes de toute la science. Nous, qui vivons plongés dans le temps qui s'écoule, nous avons un mal fou à imaginer un « moment » où le temps n'existait pas encore. Et pourtant, c'est vers cela que pointent les équations. Le commencement de l'univers ne serait pas seulement le début de la matière, mais le début du temps et de l'espace eux-mêmes.

Comment peut-on prétendre savoir tout cela, alors que personne n'était là ? Parce que l'univers a laissé des traces, et l'une d'elles est proprement stupéfiante. Environ 380 000 ans après le Big Bang, l'univers, en refroidissant, a libéré une première lumière. Cette lumière voyage encore aujourd'hui, et on peut la capter : c'est le « fond diffus cosmologique », une sorte d'écho lumineux du commencement, qui baigne tout le ciel dans toutes les directions. Une partie de la neige qui grésillait autrefois sur les vieux téléviseurs mal réglés provenait même de ce rayonnement fossile. Autrement dit, la plus ancienne lumière de l'univers frôle notre quotidien.

Il y a plus vertigineux encore. Comme la lumière met du temps à voyager, regarder loin dans l'espace, c'est regarder loin dans le passé. Quand vous observez une galaxie située à un milliard d'années-lumière, vous la voyez telle qu'elle était il y a un milliard d'années. Les télescopes les plus puissants sont ainsi de véritables machines à remonter le temps : ils captent la lumière de galaxies nées peu après le commencement. Nous ne voyons jamais l'univers tel qu'il est maintenant, mais tel qu'il fut. Le ciel est un immense album de photos du passé.

Puisqu'on parle de regarder loin, arrêtons-nous sur les dimensions — et préparez-vous, car aucune image du quotidien ne tient vraiment le choc.

D'abord, il faut une règle pour mesurer. Dans l'espace, les kilomètres ne servent plus à rien : les distances sont trop grandes. Les astronomes utilisent donc l'année-lumière, c'est-à-dire la distance que parcourt la lumière en un an — sachant que la lumière file à 300 000 kilomètres par seconde. En une seule seconde, un rayon de lumière ferait plus de sept fois le tour de la Terre. Eh bien une année-lumière, c'est cette vitesse folle maintenue pendant une année entière : environ 9 500 milliards de kilomètres. Un seul « pas » de cette règle représente déjà un nombre qui donne le tournis.

Et maintenant, la taille. La partie de l'univers que nous pouvons observer — ce qu'on appelle l'univers observable — forme une sphère d'environ 93 milliards d'années-lumière de diamètre. Traduit en kilomètres, cela donne un nombre qu'aucun esprit ne peut se représenter : à peu près 880 000 milliards de milliards de kilomètres. Et attention : ce n'est là que la partie visible. Au-delà s'étend sans doute un univers bien plus vaste encore, peut-être infini, dont la lumière n'a pas encore eu le temps de nous parvenir.

Pourquoi « seulement » observable ? Voici une subtilité vertigineuse. Comme la lumière met du temps à voyager, nous ne pouvons voir que ce qui a eu le temps de nous atteindre depuis la naissance de l'univers. Tout ce qui est plus loin nous reste invisible — non pas parce que nos instruments sont trop faibles, mais parce que sa lumière n'est tout simplement pas encore arrivée. Il existe un horizon au-delà duquel nous ne pouvons rien voir, jamais.

Reste le plus grand vertige : ce que contient cette sphère. Notre Soleil n'est qu'une étoile parmi des centaines de milliards d'autres dans notre galaxie, la Voie lactée. Et notre galaxie n'est elle-même qu'une parmi des centaines de milliards, peut-être jusqu'à 2 000 milliards de galaxies dans l'univers observable — un chiffre récemment revu à la hausse grâce au télescope James-Webb. Faites le calcul : des milliards de galaxies, contenant chacune des centaines de milliards d'étoiles. Le nombre d'étoiles dans l'univers dépasserait le nombre de grains de sable sur toutes les plages de la Terre. Et autour de beaucoup de ces étoiles tournent des planètes. Quand on lève les yeux vers quelques milliers d'étoiles visibles à l'œil nu, on ne voit même pas une poussière de ce qui existe.

Voici le fait qui, à lui seul, devrait nous laisser sans voix. Au tout début, l'univers ne contenait presque que les éléments les plus simples : de l'hydrogène et de l'hélium. Rien de ce qui compose votre corps. Ni le carbone de vos cellules, ni l'oxygène que vous respirez, ni le fer de votre sang, ni le calcium de vos os.

Alors d'où viennent ces éléments ? Ils ont été fabriqués dans le cœur des étoiles. Pendant des milliards d'années, les étoiles ont forgé ces atomes dans leur fournaise, puis, en mourant dans de gigantesques explosions, elles les ont dispersés dans l'espace. Ces poussières ont formé de nouvelles étoiles, de nouvelles planètes — et, un jour, la vie. Chaque atome de votre corps, à l'exception de l'hydrogène le plus ancien, a été cuisiné dans une étoile aujourd'hui disparue. Vous n'êtes pas dans l'univers, comme un objet posé dans une boîte. Vous êtes l'univers, devenu capable de se contempler lui-même. Prenez-en la mesure : vous êtes de la poussière d'étoiles qui pense.

Dernière secousse. Cette expansion qui a commencé au Big Bang ne s'est jamais arrêtée. En ce moment même, les galaxies s'éloignent les unes des autres, comme des points dessinés sur un ballon qu'on gonfle : plus le ballon enfle, plus les points s'écartent. L'univers grandit encore, et il grandit même de plus en plus vite, poussé par une force mystérieuse que les scientifiques ne comprennent pas encore et qu'ils appellent, faute de mieux, l'« énergie noire ».

Car il faut le dire avec humilité : nous sommes loin de tout savoir. L'immense majorité de ce qui compose l'univers nous échappe encore. Nous ne connaissons vraiment qu'une infime fraction de ce qui existe. Le reste demeure un mystère béant — et c'est peut-être ça, le plus beau : nous vivons dans un cosmos dont nous commençons à peine à déchiffrer la première page.

Alors ce soir, si le ciel est clair, sortez quelques minutes. Regardez les étoiles autrement. Dites-vous que cette lumière a voyagé des milliers, parfois des millions d'années pour atteindre votre œil. Que les atomes de votre main ont été forgés dans des soleils morts avant la naissance du nôtre. Que tout cela, y compris l'espace et le temps où vous respirez, a peut-être jailli d'un même commencement, il y a 13,8 milliards d'années.

On cherche souvent l'émerveillement très loin. Il est là, au-dessus de nos têtes, chaque nuit — et il pose la plus belle des questions, celle qui n'a pas fini de nous faire réfléchir : pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?

Et vous, quelle idée sur l'univers vous donne le plus le vertige ? Partagez-la en commentaire — et transmettez cet article à ceux qui aiment lever les yeux vers les étoiles.