Georges Lemaître : un des inventeurs du Big Bang

Parmi les scientifiques qui ont contribué à élaborer la théorie du Big Bang, Mgr Georges Lemaître est l’un des plus importants. Pourtant, cet astrophysicien est méconnu auprès du public. Voici un rapide portrait de cet homme d’exception.

Georges Lemaître est né à Charleroi, en Belgique, le 17 juillet 1894 d’une famille bourgeoise. Il entreprend des études d’ingénieur à l’âge de 17 ans, qu’il interrompt pour s’enrôler comme volontaire lors de la Première Guerre mondiale. Après la guerre, il reprend ses études, cette fois en physique et en mathématique. Il décroche en 1920 un doctorat en science (l’équivalent de la maîtrise actuellement) avec grande distinction.

La même année, il intègre un programme de formation religieuse accéléré au séminaire de Malines où il est ordonné prêtre en 1923. Ensuite, il obtient une bourse pour aller étudier avec l’astronome Arthur Eddington en Angleterre, puis aux États-Unis où il rencontre entre autres Edwin Hubble.

Pendant ce temps, il s’initie à une nouvelle théorie révolutionnaire, la relativité générale développée par nul autre qu’Albert Einstein.

Un Univers en expansion

En 1925, il développe des solutions aux équations d’Einstein prévoyant un Univers en expansion. Il est le deuxième à élaborer ce type de solutions après le russe Alexandre Friedman, dont les travaux avaient été publiés dans une revue russe. Il soumet la même année une thèse de doctorat au Massachusetts Institute of Technology sur un thème similaire, qui sera accepté en 1926.

Il publie en 1927 un article important dans lequel, en plus de prévoir un Univers en expansion, il relie le décalage vers le rouge observé dans le spectre des galaxies à l’expansion de l’Univers. Il prédit même une relation linéaire entre la distance des galaxies et leurs décalages vers le rouge. Il devance ainsi de deux ans les travaux d’Edwin Hubble sur le sujet, qui découvrira cette relation expérimentalement en 1929, sans cependant expliquer la cause du décalage. L’article de Lemaître publié en français, en Belgique,  n’aura pas autant d’impact que celui de Hubble malgré la traduction qu’Eddington en fera.

L’atome primitif

Lemaître réalise que si l’Univers observable prend de l’expansion, il devait être beaucoup plus petit et beaucoup plus chaud dans un passé lointain. Dans un article paru en 1931, il est le premier à faire appel à la mécanique quantique, une branche de la physique en développement au début du XX^e siècle, pour expliquer les premiers instants de l’Univers. Il prédit aussi qu’il doit exister une relique de l’Univers primitif. Ce rayonnement fossile cosmologique sera découvert en 1964 par les physiciens Arno Penzias et Robert Wilson.

Au cours de l’année 1934, il publie une communication à l’Académie nationale des sciences des États-Unis où il propose que le vide de l’Univers soit doté d’une énergie. Ce n’est qu’en 1998 que des astronomes vont découvrir que le taux d’expansion de l’Univers serait plus important que prévu. Ce résultat s’explique en considérant que le vide possède une énergie qui accélère l’expansion du tissu de l’espace-temps de l’Univers. Encore une fois, Lemaître avait vu juste.

C’est en 1945 que Georges Lemaître publie sa grande synthèse sur la cosmologie dans un livre intitulé L’hypothèse de l’atome primitif.

Après la Deuxième Guerre mondiale, Lemaître se consacre aux calculs numériques avec les premiers ordinateurs et le développement des langages de programmation.

Il meurt de la leucémie en 1966 à Louvain en Belgique. Il aura eu le temps d’apprendre la découverte du rayonnement fossile cosmologique qui prouvait la justesse de ses travaux en cosmologie.

Georges Lemaître est aujourd’hui considéré avec Alexandre Friedman et Georges Gamow comme l’un des trois pères de la théorie du Big Bang.