تويت
Une fronde pour remplacer le big bang
Une
équipe italienne
propose une théorie
alternative à celle
qui prévaut
aujourd’hui parmi
les astrophysiciens.
NEW SCIENTIST
Londres
Je suis un hérétique”, a admis Cristiano
Germani devant un aréopage
d’astrophysiciens lors de la
conférence de cosmologie organisée
par l’université du Sussex, au
Royaume-Uni, en août 2007. Rares
sont ceux qui le contrediront, car il
avance une théorie radicalement différente
de celle qui prévaut aujourd’hui.
Selon lui, l’Univers ne serait
pas né dans une énorme explosion,
et n’aurait pas connu de rapide inflation.
Il ne parle plus de big bang,
mais de fronde. Au début des
années 1980, Alan Guth, chercheur
au Massachusetts Institute of Technology
(MIT), avait émis l’hypothèse
que notre univers avait connu
une inflation, soit une période d’expansion
très rapide durant les premières
10-34 secondes qui avaient
suivi l’explosion de sa naissance.
UN ESPACE INSTABLE, VIBRANT,
QUI CHANGE EN PERMANENCE
Si Cristiano Germani, cosmologiste
à l’Ecole internationale supérieure
d’études avancées de Trieste, en Italie,
reconnaît la beauté et le succès
de cette théorie, il estime qu’il faut
la remplacer. “Nous ne disposons
d’aucune explication physique fondamentale
sur la façon dont l’inflation
s’est produite, ni sur sa cause, rappellet-
il. Et pourtant les cosmologistes,
aujourd’hui, la considèrent comme
parole d’Evangile.”
Cristiano Germani fonde son
alternative sur un modèle de théorie
des cordes dans lequel les trois
dimensions visibles de l’espace sont
confinées à la surface d’une membrane,
ou brane, flottant dans un
espace à dix dimensions. Les dimensions
supplémentaires s’enroulent en
une forme complexe appelée espace
de Calabi-Yau. Le problème avec les
versions les plus simples de ce
modèle est que l’espace de Calabi-
Yau est instable, vibrant, et change
de taille en permanence. Chaque
vibration à la surface crée des particules
indésirables et des forces supplémentaires
dans l’Univers – qui
n’ont jamais été observées. Les tentatives
faites par les théoriciens des
cordes pour stabiliser cet espace
aboutissent à sa déformation, en faisant
surgir d’étranges pointes et gorges.
Ces déformations sont la clé
pour expliquer l’évolution de notre
univers, estime le chercheur italien.
Cristiano Germani et ses collègues
ont étudié ce qui se produirait
si une brane contenant notre univers
tombait dans une de ces gorges.
Dans un premier temps, les
choses s’annonçaient mal : l’Univers
retombe comme une pierre, et
se comprime jusqu’au fond de la
gorge, où il subit un “big crunch”,
une grande contraction au cours de
laquelle il s’effondre sur lui-même.
Les chercheurs ont alors envisagé un
univers tournant sur lui-même, ce
qui constitue une version “bien plus
réaliste”, affirme Cristiano Germani.
Or quelque chose de fort intéressant
arrive à un univers en rotation quand
il dévale la gorge.
PAS DE BIG BANG
DONC PAS D’INFLATION
Parce qu’il tourne sur lui-même, il
ne s’encastre pas au fond de la gorge,
mais y tourbillonne plutôt. Puis, tel
un boomerang ou une pierre lancée
avec une fronde, il remonte pour un
vol de retour. Germani s’est aperçu
que cette seconde partie du voyage
pourrait correspondre à l’univers en
expansion que nous observons
aujourd’hui. Ce modèle permettrait
de résoudre le problème dit “de l’horizon”
sans recourir à l’inflation. En
quoi consiste ce problème ? Où
qu’on regarde dans l’Univers, la température
de fond est à peu près la
même. Or, il ne s’est pas écoulé assez
de temps depuis le big bang pour que
le rayonnement fasse un aller-retour
à travers l’Univers en échangeant des
informations sur la température.
L’inflation résout ce problème, parce
que les régions de l’espace situées de
chaque côté de l’univers visible
aujourd’hui auraient pu jadis être
proches l’une de l’autre, avant de se
séparer sous l’effet de l’inflation.
Dans le scénario de la fronde, il
n’y a pas de big bang, et donc pas de
problème d’horizon. “Nous n’avons
pas de début du temps, par conséquent
l’Univers est suffisamment vieux pour
que les régions situées des deux côtés du
ciel aient été en contact par le passé,
explique Cristiano Germani. Dans le
scénario de la fronde, nous aurions un
univers ayant toujours existé.” Les calculs
de son équipe montrent également
que la densité en apparence
finement réglée de l’univers actuel
survient naturellement avec la fronde,
même si l’inflation peut également
expliquer cela. Pourtant, en 2006, la
thèse de l’inflation a été renforcée
par des mesures de la répartition des
points chauds et froids dans le fond
diffus cosmologique (CMB) menées
par la sonde Wilkinson Microwave
Anisotropy Probe. Ces mesures semblent
s’accorder parfaitement avec
les prédictions d’inflation. Mais,
lorsque Cristiano Germani a calculé
la répartition des températures dans
son univers de fronde, il a découvert
qu’elles correspondaient également
aux données. Le cosmologiste italien
et ses collègues cherchent actuellement
à déterminer un critère relatif
au CMB qui permettrait de distinguer
leur thèse de celle de l’inflation.
Il espère qu’un tel critère pourra être
observé quand le satellite Planck de
l’Agence spatiale européenne commencera
à prendre des mesures plus
détaillées, en 2008.
Zeeya Merali
Une
équipe italienne
propose une théorie
alternative à celle
qui prévaut
aujourd’hui parmi
les astrophysiciens.
NEW SCIENTIST
Londres
Je suis un hérétique”, a admis Cristiano
Germani devant un aréopage
d’astrophysiciens lors de la
conférence de cosmologie organisée
par l’université du Sussex, au
Royaume-Uni, en août 2007. Rares
sont ceux qui le contrediront, car il
avance une théorie radicalement différente
de celle qui prévaut aujourd’hui.
Selon lui, l’Univers ne serait
pas né dans une énorme explosion,
et n’aurait pas connu de rapide inflation.
Il ne parle plus de big bang,
mais de fronde. Au début des
années 1980, Alan Guth, chercheur
au Massachusetts Institute of Technology
(MIT), avait émis l’hypothèse
que notre univers avait connu
une inflation, soit une période d’expansion
très rapide durant les premières
10-34 secondes qui avaient
suivi l’explosion de sa naissance.
UN ESPACE INSTABLE, VIBRANT,
QUI CHANGE EN PERMANENCE
Si Cristiano Germani, cosmologiste
à l’Ecole internationale supérieure
d’études avancées de Trieste, en Italie,
reconnaît la beauté et le succès
de cette théorie, il estime qu’il faut
la remplacer. “Nous ne disposons
d’aucune explication physique fondamentale
sur la façon dont l’inflation
s’est produite, ni sur sa cause, rappellet-
il. Et pourtant les cosmologistes,
aujourd’hui, la considèrent comme
parole d’Evangile.”
Cristiano Germani fonde son
alternative sur un modèle de théorie
des cordes dans lequel les trois
dimensions visibles de l’espace sont
confinées à la surface d’une membrane,
ou brane, flottant dans un
espace à dix dimensions. Les dimensions
supplémentaires s’enroulent en
une forme complexe appelée espace
de Calabi-Yau. Le problème avec les
versions les plus simples de ce
modèle est que l’espace de Calabi-
Yau est instable, vibrant, et change
de taille en permanence. Chaque
vibration à la surface crée des particules
indésirables et des forces supplémentaires
dans l’Univers – qui
n’ont jamais été observées. Les tentatives
faites par les théoriciens des
cordes pour stabiliser cet espace
aboutissent à sa déformation, en faisant
surgir d’étranges pointes et gorges.
Ces déformations sont la clé
pour expliquer l’évolution de notre
univers, estime le chercheur italien.
Cristiano Germani et ses collègues
ont étudié ce qui se produirait
si une brane contenant notre univers
tombait dans une de ces gorges.
Dans un premier temps, les
choses s’annonçaient mal : l’Univers
retombe comme une pierre, et
se comprime jusqu’au fond de la
gorge, où il subit un “big crunch”,
une grande contraction au cours de
laquelle il s’effondre sur lui-même.
Les chercheurs ont alors envisagé un
univers tournant sur lui-même, ce
qui constitue une version “bien plus
réaliste”, affirme Cristiano Germani.
Or quelque chose de fort intéressant
arrive à un univers en rotation quand
il dévale la gorge.
PAS DE BIG BANG
DONC PAS D’INFLATION
Parce qu’il tourne sur lui-même, il
ne s’encastre pas au fond de la gorge,
mais y tourbillonne plutôt. Puis, tel
un boomerang ou une pierre lancée
avec une fronde, il remonte pour un
vol de retour. Germani s’est aperçu
que cette seconde partie du voyage
pourrait correspondre à l’univers en
expansion que nous observons
aujourd’hui. Ce modèle permettrait
de résoudre le problème dit “de l’horizon”
sans recourir à l’inflation. En
quoi consiste ce problème ? Où
qu’on regarde dans l’Univers, la température
de fond est à peu près la
même. Or, il ne s’est pas écoulé assez
de temps depuis le big bang pour que
le rayonnement fasse un aller-retour
à travers l’Univers en échangeant des
informations sur la température.
L’inflation résout ce problème, parce
que les régions de l’espace situées de
chaque côté de l’univers visible
aujourd’hui auraient pu jadis être
proches l’une de l’autre, avant de se
séparer sous l’effet de l’inflation.
Dans le scénario de la fronde, il
n’y a pas de big bang, et donc pas de
problème d’horizon. “Nous n’avons
pas de début du temps, par conséquent
l’Univers est suffisamment vieux pour
que les régions situées des deux côtés du
ciel aient été en contact par le passé,
explique Cristiano Germani. Dans le
scénario de la fronde, nous aurions un
univers ayant toujours existé.” Les calculs
de son équipe montrent également
que la densité en apparence
finement réglée de l’univers actuel
survient naturellement avec la fronde,
même si l’inflation peut également
expliquer cela. Pourtant, en 2006, la
thèse de l’inflation a été renforcée
par des mesures de la répartition des
points chauds et froids dans le fond
diffus cosmologique (CMB) menées
par la sonde Wilkinson Microwave
Anisotropy Probe. Ces mesures semblent
s’accorder parfaitement avec
les prédictions d’inflation. Mais,
lorsque Cristiano Germani a calculé
la répartition des températures dans
son univers de fronde, il a découvert
qu’elles correspondaient également
aux données. Le cosmologiste italien
et ses collègues cherchent actuellement
à déterminer un critère relatif
au CMB qui permettrait de distinguer
leur thèse de celle de l’inflation.
Il espère qu’un tel critère pourra être
observé quand le satellite Planck de
l’Agence spatiale européenne commencera
à prendre des mesures plus
détaillées, en 2008.
Zeeya Merali