Quel est le but de la cosmologie ?

Le cœur de nos activités est orienté selon trois axes principaux de recherches. La compréhension de la structure à grande échelle de l’univers en étudiant la croissance des structures dans différents régimes à l’aide d’outils statistiques. Nos objectifs sont d’évaluer les contributions des diverses formes de matière aux processus de formations des structures, mais aussi d’extraire les valeurs des paramètres fondamentaux du modèle cosmologique. Révéler la nature de l’énergie noire en étudiant la riche phénoménologie de l’univers en expansion accélérée. Le but est d’affiner nos connaissances à la fois empiriquement, en testant la pertinence de la description standard de la gravité sur les grandes échelles au temps présent, et théoriquement, en étudiant quel modèle de gravité modifiée pourrait généraliser le paradigme actuel. Estimer la cohérence des fondations physiques du modèle cosmologique en testant certaines hypothèses fondamentales présupposées lors de l’analyse des données, ce afin de garantir les bases conceptuelles du paradigme utilisé.

La cosmologie a pour but de répondre à trois questions majeures : de quoi est fait notre univers ? comment s'est-il créé ? et quelle est son évolution ? La cosmologie est paradoxalement une science assez récente en astronomie comparée par exemple à la planétologie. Que répond la cosmologie du début du XXIe siècle aux trois questions fondamentales que sont la composition, la formation et l'évolution de l'univers ? Premièrement, l'univers serait constitué d'étoiles, de gaz chaud ou froid mais surtout de matière noire, invisible et toujours inconnue, et d'une énergie noire encore plus mystérieuse. Dernièrement, au sujet de l'évolution de l'univers, grâce entre autre à l'observation du Fond Diffus Cosmologique, on sait que l'univers a évolué d'un état de gaz quasi-homogène pour arriver à une répartition inhomogène de la matière caractérisée par des filaments de matière remplis de galaxies qui se croisent en formant des amas entourés de vide. Bref, la cosmologie est une science encore jeune, en plein développement, qui requiert encore beaucoup de travail et d'observations pour comprendre les mécanismes du l'univers. Ce cours traite de ce qui est le mieux confirmé en cosmologie. Il commence par montrer que l'univers est en expansion. Cette caractéristique s'explique dans le cadre de la relativité générale et implique que dans le passé, l'univers était plus dense. En poussant ce raisonnement à ses limites, le concept de Big Bang apparaît naturellement, l'univers est si compressé dans le passé qu'il se réduit à un point. Cette expansion induit une évolution de l'univers, d'un état très chaud homogène et dense, il y a plus de 13 milliards d'années, à un état froid et inhomogène, aujourd'hui. Le Fond Diffus Cosmologique permet d'avoir une image d'une époque très reculée de l'univers lorsqu'il n'avait que 380 000 ans. Le modèle du Big Bang explique la fabrication des atomes et la prédominance de l'hydrogène et de l'hélium. Enfin, la physique subatomique, les observations des galaxies lointaines et les simulations numériques permettent d'avoir une idée de l'évolution de l'univers de ses premiers instants jusqu'à nos jours.