Renaud

Résumé du cours du 7 octobre 2009 :
l’Univers
1.1. La théorie du Big Bang
"Nous pouvons concevoir que l'espace a commencé avec l'atome primitif et que le commencement de l'espace a
marqué le commencement du temps." G.Lemaître
Nous devons cette théorie à un chanoine, catholique, astronome et physicien belge venant de Charleroi : Georges
Lemaitre (1894-1966)
Pour lui, l’Univers est né d’un point (que les scientifiques appellent une « singularité »). De ce point extrêmement
dense et chaud a émergé l’Univers que nous connaissons actuellement. Il y a un peu plus de 13 milliards d’années.
Plusieurs observations confirment cette hypothèse. En effet, grâce au télescope Hubble, nous savons que les
galaxies s’écartent les unes des autres. Nous savons aussi que plus elles sont éloignées, plus elles s’éloignent
vite… Ce qui signifie que l’univers est en expansion. Il « grandit » encore…
1.2. L’après Big Bang
De la première à la troisième minute après le Big Bang, l’univers a une température d’un million de degré Kelvin,
ce qui permet aux premiers atomes de se former. Les protons, électrons et neutrons s’assemblent alors pour
former des noyaux d’hydrogène, d’hélium, de lithium,….
Ce qu’il est important de retenir, c’est que plus l’univers s’élargit, plus il se refroidit.
Ce qui permet la formation de nouveaux atomes beaucoup plus dense.
1.3. Les atomes
Un atome (qui signifie en grec ancien « que l’on ne peut diviser » est la plus petite partie d’un corps simple
pouvant se combiner avec un ou plusieurs autre(s) atome(s). Il est généralement constitué d’un noyau composé
de protons (p+) et de neutrons (n°) autour desquels gravitent des électrons (e-).
Ce qu’il faut savoir c’est que généralement, un atome possède le même
nombre de protons et le même nombre d’électrons.
L’atome le plus simple est l’hydrogène. Il possède 1 proton, 1 électron et 0
neutron.
Les scientifiques s’accordent à dire que l’électron possède une charge
électrique négative, que le proton possède une charge électrique positive et
que le neutron ne possède pas de charge électrique (il est « neutre »).
A l’heure actuelle, il existe sur Terre 92 sortes d’atomes naturels et plus
d’une quinzaine qu’on sait obtenir artificiellement.
Ils sont classés dans un tableau qu’on appelle « tableau périodique des
éléments » ou « tableau de Mendeleïev ».
1 Représentation d'un atome

2 Tableau périodique des éléments
Dans un tableau périodique, il y a plusieurs choses très intéressantes. Analysons une case ensemble ! La case 9
par exemple…
Remarque : La masse atomique relative (Ar) d’un atome tient compte uniquement de la masse du noyau. En effet, comme la
masse des électrons est négligeable par rapport aux protons et aux neutrons, on n’en tient pas compte.
Remarque2 : Pour trouver le nombre de neutrons des atomes, il faut faire la masse atomique relative moins le nombre
atomique. Dans ce cas-ci : 19 – 9 = 10. Ex : l’atome de fluor possède 10 neutrons.
Remarque3 : La masse atomique relative doit toujours être arrondie. Ex : pour le fluor, Ar vaut 19. Ce nombre
n’est jamais juste suite à la présence d’isotopes (= atomes dont le nombre de neutrons varie mais pas le nombre de protons
et d’électrons). Ex : il existe des atomes de fluor avec seulement 9 neutrons mais ils sont très rares dans la nature.
Il faut savoir que dans l’univers, les atomes se lient en eux. C’est ce qu’on appelle la valence. La valence d’un élément chimique
est le nombre maximal de liaisons chimiques qu’il peut former avec l’atome d’hydrogène (valence 1).
Par exemple :
L’atome d’hydrogène peut se lier avec 1 atome d’hydrogène. Il a donc la valence 1.
L’atome de lithium (Li) peut se lier avec 1 atome d’hydrogène. Il a donc aussi la valence 1.
L’atome de béryllium (Be) peut se lier avec 2 atomes d’hydrogène. Il a donc la valence 2.
L’atome de bore (B) peut se lier avec 3 atomes d’hydrogène. Il a donc la valence 3.
L’atome de carbone (C) peut se lier avec 4 atomes d’hydrogène. Il a donc la valence 4.
9 18,998
F
Fluor
Nombre atomique (Z) : ce
nombre nous indique le
nombre d’électrons et le
nombre de protons d’un
atome.
Masse atomique relative (Ar) : ce
nombre nous donne la masse
atomique relative du fluor. Ce
nombre signifie que l’atome de
fluor est +/- 19 fois plus lourd que
l’atome d’hydrogène.
Symbole de
l’atome
Nom de
l’atome

L’atome d’azote (N) peut se lier avec 3 atomes d’hydrogène. Il a donc la valence 3.
L’atome d’oxygène (O) peut se lier avec 2 atomes d’hydrogène. Il a donc la valence 2.
L’atome de fluor (F) peut se lier avec 1 atome d’hydrogène. Il a donc la valence 1.
L’atome de néon (Ne) ne peut pas se lier avec des atomes d’hydrogène. Il n’a donc pas de valence.
1.4. Les années-lumière
Notre Univers est tellement vaste qu’on ne parle pas en km mais bien en année-lumière. La vitesse de la lumière
étant d’environ 300 000 km par seconde, une année lumière représente 9 461 milliards de km
(9 461 000 000 000 km).
Autrement dit, en 1 seconde, la lumière parcourt 300 000 km !! (Distance entre la Terre et la Lune).
Comme la lumière met 8 minutes et 20 secondes (=500 secondes) pour venir du Soleil vers la Terre, nous
pouvons trouver la distance qui nous sépare de notre astre : 150 000 000 km !!
Une année-lumière est donc la distance que parcourt la lumière en une année.
1.5. Types de galaxies
Notre univers est composé (entre autres) de galaxies.
Il en existe de différentes formes : des galaxies irrégulières, elliptiques et en spirales.
Galaxie irrégulière Galaxie elliptique Galaxie en spirale
1.6. Notre système solaire
Notre galaxie s’appelle la voie lactée. Son diamètre est de 100 000 années-lumière.
Dans cette voie lactée se trouve notre système solaire.

Pluton n’est plus une planète mais une planète naine.
L’Union astronomique internationale définit une planète naine comme un corps céleste du système solaire qui
satisfait aux conditions suivantes :
 Il est en orbite autour du Soleil (ce n’est donc pas un satellite comme la Lune) ;
 Il possède une masse suffisante pour que sa gravité l’emporte sur les forces de cohésion du corps
solide et le maintienne en équilibre hydrostatique (sous une forme presque sphérique) ;
 Il n’a pas fait place nette dans son voisinage orbital.
Notre Soleil (comme tous les autres Soleils) brule des atomes d’hydrogène pour former des atomes d’hélium.
C’est ce qu’on appelle la fusion.
A l’heure actuelle, nous savons que notre Soleil est une étoile parmi tant d’autres dans notre galaxie.
Une étoile nait de la contraction d’un nuage riche en hydrogène.
Plus une étoile est massive, plus elle consomme rapidement son hydrogène. Une grosse étoile sera donc très
brillante, mais aura une courte durée de vie.
Lorsque l’hydrogène se fait trop rare dans le noyau de l’étoile, les réactions de fusion s’arrêtent. Le Soleil ne
fabrique donc plus d’hélium à partir d’hydrogène. La pression créée par ces réactions ne compensant plus les
forces de gravitation, l’étoile s’effondre donc sur elle-même.
Plus une étoile est grosse, plus la fin de son existence sera cataclysmique, d’abord elle va devenir une géante
rouge. Puis, elles peuvent aller jusqu’à prendre la forme d’une gigantesque explosion (supernova) suivie d’une
contraction sur elles-mêmes. Ce qui donne la formation d’une étoile à neutrons voire dans les cas extrêmes
(selon la masse de l’étoile) d’un trou noir.
Les petites étoiles qui brulent lentement deviendront des naines blanches puis des naines noires.
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Sources : cours de Monsieur Sottiaux, cours de 1ère, 2ème et 3ème A.E.S.I. Sciences Naturelles et divers sites Internet pour les
photos ainsi que quelques précisions.