La cosmologie est l'étude de l'univers dans son ensemble. Elle s'interroge sur ses origines, son évolution et sa composition. C'est l'une des plus anciennes quêtes de l'humanité et l'un des domaines les plus actifs de la physique moderne. La théorie du Big Bang en constitue le cadre fondamental. Elle postule que l'univers a débuté il y a environ 13,8 milliards d'années dans un état chaud et dense, et qu'il n'a cessé depuis de s'étendre et de se refroidir. Le fond diffus cosmologique, découvert en 1964, est le rayonnement résiduel de cette époque primordiale. Il s'agit de la lumière la plus ancienne de l'univers.

La cosmologie a progressé rapidement ces dernières décennies. L'observation de supernovae lointaines a révélé que l'expansion de l'univers s'accélère, sous l'effet d'une entité mystérieuse appelée énergie sombre. La matière noire, qui n'émet ni n'absorbe de lumière, représente environ 27 % de l'univers. La matière ordinaire, qui compose les étoiles, les planètes et les êtres humains, n'en représente qu'environ 5 %. Le reste est constitué d'énergie sombre. Le modèle standard de la cosmologie, appelé ΛCDM, décrit un univers plat, en expansion et dominé par l'énergie sombre et la matière noire froide. Il correspond remarquablement bien aux données, mais la nature de la matière noire et de l'énergie sombre demeure inconnue.

Sujets de cosmologie

• Big bang. Origine de l'univers.
• Fond diffus cosmologique. Rayonnement provenant de l'univers primitif.
• Matière noire. Masse invisible qui façonne les galaxies.
• Énergie sombre. Moteurs d'expansion accélérée.
• Inflation. Expansion rapide dans la première fraction de seconde.

La cosmologie ne s'intéresse pas seulement au passé. Elle concerne aussi l'avenir. L'univers continuera de s'étendre, et le destin de toute chose dépend de l'énergie sombre.