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L'univers a traversé un certain nombre de phases distinctes. La première partie de la première seconde est spéculative, mais la physique de cette dernière partie nous est bien connue. Au cours des premières minutes, les éléments les plus légers (hydrogène et hélium) se sont formés.
Au cours des 380 000 années suivantes, l'univers a été un plasma chaud (mais toujours froid) d'électrons, de noyaux et de photons. À 380 000 ans, il faisait suffisamment froid pour que les électrons et les noyaux se combinent en atomes, dans un processus appelé recombinaison. Les photons ont été libérés du plasma et l'univers est devenu transparent pour la première fois. Comme l’univers était opaque avant la recombinaison et transparent après, nous voyons cette époque comme une «paroi», et elle est connue comme le fond cosmique des micro-ondes.
Ce qui a suivi a été une période connue sous le nom d '«âges sombres cosmiques». La seule lumière était celle de la lueur résiduelle du Big Bang, et la matière était composée des éléments primordiaux et de la «matière noire» exotique. Pendant ce temps, l'accrétion gravitationnelle a produit lentement mais sûrement des concentrations de matière de plus en plus grandes, et lorsque celles-ci sont devenues suffisamment denses, des réactions nucléaires ont pu se former et les premières étoiles et galaxies sont nées. Celles-ci se sont éclairées et ont ionisé à nouveau l'univers, quelque 400 à 500 millions d'années après le Big Bang, dans ce qui est connu comme «l'époque de la réionisation».
L'activité a augmenté de façon exponentielle, culminant dans «l'époque des quasars» 2 à 4 milliards d'années après le Big Bang, une période frénétique de formation d'étoiles chaotiques et de galaxies, d'interactions galactiques, de quasars monstres et de radio galaxies. Cette activité a finalement commencé à décliner, même si elle se poursuit encore aujourd'hui; l'incidence des quasars aujourd'hui est mille fois inférieure à ce qu'elle était au sommet de l'époque des quasars. À 13,7 milliards d'années, l'univers a maintenant atteint un «âge moyen digne».
Les «éléments lourds» tels que le carbone et l’oxygène, essentiels à la vie telle que nous la connaissons, sont tous produits dans les étoiles, et ce processus se poursuit depuis la formation des premières étoiles. Chaque génération d'étoiles éjecte des éléments plus lourds dans le milieu intergalactique, de sorte que l'abondance des éléments lourds s'est accumulée au fil du temps.
Au moment de la formation du Soleil et de la Terre il y a 4,6 milliards d'années, plus de 8,4 milliards d'années de formation d'étoiles et de planètes avaient déjà eu lieu dans l'univers. La formation d'étoiles a toujours lieu aujourd'hui, donc au total il y a eu plus de 13 milliards d'années de formation d'étoiles et de planètes.
Zoomant maintenant sur notre planète, la vie a commencé peu de temps après la formation de la Terre elle-même, entre 3,8 et 3,5 milliards d'années (bya). Mais pendant près de la moitié de l'âge de la Terre, les seules formes de vie étaient des micro-organismes tels que les bactéries. Des formes de vie plus complexes ont commencé à apparaître environ 1 à 2 ans. Les invertébrés, qui sont apparus il y a environ 600 millions d'années (mya), étaient les premières formes de vie multicellulaires, et les vertébrés sont apparus à environ 500 mya. La vie a envahi le pays environ 400 millions d'années. Les dinosaures ont dominé de 240 millions d'années jusqu'à leur extinction, 66 millions d'années, puis les mammifères ont progressivement pris le relais. De nombreuses espèces vont et viennent. Nos plus proches parents vivants sont les chimpanzés, qui se sont séparés de notre lignée ancestrale 5-6 mya; nos parents les plus récents ont tous disparu.
Il est étonnant de penser à la récente apparition des humains sur la scène cosmique. Notre espèce n'est apparue qu'il y a environ 200 000 ans, nos ancêtres sont sortis d'Afrique il y a à peine 50 000 ans, l'agriculture a commencé il y a 10 000 ans et nous n'avons la technologie moderne que depuis 100 ans environ! Nous sommes des nouveaux venus dans l'univers.
Nous savons maintenant qu'il existe des planètes en orbite autour d'autres étoiles comme notre Soleil, probablement des milliards d'entre elles dans notre seule galaxie, et des milliards d'autres dans les milliards d'autres galaxies. Compte tenu de l'énorme échelle de temps de l'univers, toute vie sur ces planètes est forcément des millions ou des milliards d'années plus ou moins avancées que la vie sur Terre. S'il est moins avancé, il ne serait certainement pas en mesure de communiquer avec nous. S'il est plus avancé, sa technologie nous serait probablement totalement méconnaissable. Néanmoins, nous ne sommes probablement pas seuls dans l'univers.
Bien sûr, les échelles de temps discutées ci-dessus ne couvrent que l'univers «conventionnel» du Big Bang à nos jours. S'il y avait un multivers «préexistant», nous ne savons pas jusqu'où peut s'étendre un «avant». Et comme l'expansion de l'univers s'accélère, l'avenir de l'univers peut être très long en effet: des milliards et des milliards d'années.
Peter Shaver a obtenu un doctorat en astrophysique à l'Université de Sydney en Australie et a passé la majeure partie de sa carrière en tant que scientifique principal à l'Observatoire européen austral (ESO), basé à Munich. Il est l'auteur ou le co-auteur de plus de 250 articles scientifiques et a édité six livres sur l'astronomie et l'astrophysique.
