Lors de la réunion de juin 2008 de l'American Astronomical Society, le physicien Sean Carroll a fait un merveilleux discours sur sa «recherche spéculative» sur ce qui aurait pu exister avant le Big Bang. (Voici un article sur le discours de Carroll.) Mais maintenant, Carroll et certains collègues ont fait un peu plus que simplement spéculer sur ce qui aurait pu arriver avant le début de notre univers. Carroll, avec le professeur Caltech Marc Kamionkowski et l'étudiante diplômée Adrienne Erickcek ont créé un modèle mathématique pour expliquer une anomalie dans le premier univers, et il peut également éclairer ce qui existait avant le Big Bang. "Ce n'est plus complètement fou de demander ce qui s'est passé avant le Big Bang", a déclaré Kamionkowski.
La théorie de l'inflation, proposée pour la première fois en 1980, affirme que l'espace s'est développé de façon exponentielle à l'instant suivant le Big Bang. "L'inflation commence l'univers avec une ardoise vierge", décrit Erickcek. Le problème de l'inflation, cependant, est qu'elle prédit que l'univers a commencé uniformément.
Mais les mesures de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) montrent que les fluctuations du fond cosmique des micro-ondes (CMB) - le rayonnement électromagnétique qui a imprégné l'univers 400 000 ans après le Big Bang - sont environ 10% plus fortes d'un côté du ciel que sur L'autre.
«C’est une anomalie certifiée», fait remarquer Kamionkowski. "Mais comme l'inflation semble bien fonctionner avec tout le reste, il semble prématuré de rejeter la théorie." Au lieu de cela, l'équipe a travaillé avec la théorie dans ses calculs sur l'asymétrie, car une explication de cet «univers lourd d'un côté» serait si ces fluctuations représentaient une structure restante de quelque chose qui a produit notre univers.
Ils ont commencé par tester si la valeur d'un champ d'énergie unique qui aurait provoqué l'inflation, appelée l'inflaton, était différente d'un côté de l'univers. Cela n'a pas fonctionné - ils ont découvert que s'ils modifiaient la valeur moyenne de l'inflaton, la température moyenne et l'amplitude des variations d'énergie dans l'espace changeaient également. Ils ont donc exploré un second champ énergétique, appelé la courbure, qui avait été précédemment proposé pour donner lieu aux fluctuations observées dans le CMB. Ils ont introduit une perturbation du champ de courbure qui s'avère n'affecter que la façon dont la température varie d'un point à un autre à travers l'espace, tout en préservant sa valeur moyenne.
Le nouveau modèle prédit plus de points froids que chauds dans le CMB, explique Kamionkowski. Erickcek ajoute que cette prédiction sera testée par le satellite Planck, une mission internationale dirigée par l'Agence spatiale européenne avec des contributions importantes de la NASA, dont le lancement est prévu en avril 2009.
Pour Erickcek, les résultats de l'équipe détiennent la clé pour mieux comprendre l'inflation. «L'inflation est une description de l'expansion de l'univers», ajoute-t-elle. «Ses prédictions ont été vérifiées, mais qu'est-ce qui l'a motivée et combien de temps a-t-elle duré? C'est une façon de voir ce qui s'est passé pendant l'inflation, qui a beaucoup de blancs à remplir. »
Mais la perturbation introduite par les chercheurs peut également offrir un premier aperçu de ce qui a précédé le Big Bang, car il pourrait s'agir d'une empreinte héritée de la période antérieure à l'inflation. "Tous ces trucs sont cachés par un voile, de façon observationnelle", explique Kamionkowski. "Si notre modèle tient le coup, nous aurons peut-être une chance de voir au-delà de ce voile."
Source: Caltech
