De nouvelles études suggèrent que l’Univers ne commencerait pas avec le Big Bang

L’Univers, tel que nous le connaissons, est en pleine expansion. Le phénomène est marqué par un éloignement mutuel des objets qui le composent. Les astrophysiciens assimilent souvent cet écartement à une dilatation de l’espace. Notons que l’expansion n’est pas sans conséquence. Notre monde devient plus large, mais perd en densité. Un phénomène de refroidissement est aussi observé.

La théorie de l’expansion amène les scientifiques à penser que l’Univers était plus petit, plus dense et plus chaud à ses premières heures. Selon eux, la dilatation rapide découlait d’une singularité. Celle-ci est appelée le Big Bang. Elle est souvent assimilée, de manière abusive, à une gigantesque explosion. Rappelons que les premières thèses sur ce modèle cosmologique remontent au début du 20^e siècle.

La naissance de la théorie du Big Bang

La théorie du Big Bang puise ses racines à la fois dans la physique théorique et la physique expérimentale. Son aboutissement est une tentative de réponse à la relativité générale d’Albert Einstein. En 1915, le physicien théoricien allemand propose sa théorie pour supplanter la loi universelle de la gravitation d’Isaac Newton. La relativité générale était plus complexe et posait de nouveaux problèmes.

En 1916, Karl Schwarzschild fut le premier à proposer une solution avec un trou noir non rotatif et une masse ponctuelle. L’année suivante, Willem de Sitter a imaginé un univers vide avec une constante cosmologique. Il évoque alors une expansion exponentielle. Reissner-Nordström a ensuite introduit le concept d’une masse à symétrie sphérique et chargée qui forme l’espace-temps.

De Kasner à Lemaître

En 1921, Edward Kasner tente une nouvelle approche. Le chercheur a proposé l’hypothèse d’un univers sans matière ni rayonnement. Celui-ci est anisotrope, c’est-à-dire, ses propriétés varient selon la direction. La réponse d’Alexander Friedmann est arrivée en 1922. Le physicien mathématicien russe a soumis cette année-là l’hypothèse d’un univers isotrope avec des propriétés maintenues, peu importe la direction. Ce monde est homogène et contient tous les types d’énergie. La matière et le rayonnement sont inclus dans le postulat de Friedmann.

D’une certaine manière, le modèle cosmologique du Big Bang trouve son fondement dans les écrits de Friedmann. Ils sont les premiers à réfuter le caractère statique de l’Univers. En 1927, le Belge Georges Lemaître est le premier à véritablement théoriser la singularité comme l’origine du temps.

La remise en question du Big Bang

Le prétendu point de départ de notre Univers a conduit vers l’établissement d’autres modèles cosmologiques pour expliquer son expansion. Au cours des secondes ayant suivi le Big Bang, l’univers aurait ainsi connu une inflation cosmique. Ce modèle cosmologique décrit une phase d’expansion extrêmement rapide. Le phénomène aurait conduit à un gonflement accéléré de l’immense structure. Venue compléter le paradigme du Big Bang, l’hypothèse de l’inflation le remet aujourd’hui en cause.

Nous supposons que notre Univers s’est développé à partir d’une singularité. Le point de départ devait ainsi posséder suffisamment de matière et d’énergie pour permettre une expansion à ce jour. Dans la mesure où la singularité avait une masse faible, l’Univers se serait effondré depuis longtemps. Cela amène donc à repenser l’hypothèse de la singularité comme point de départ.

Un univers en pleine expansion riche en matière et en rayonnement peut posséder une origine réduite à une singularité. Néanmoins, un univers inflationniste ne peut être réduit à une singularité. Cela, en raison de sa nature exponentielle. L’idée du Big Bang comme point de départ devait ainsi être rejetée dès l’introduction de la phase inflationniste.

Déjà une croissance exponentielle avant le Big Bang ?

L’Univers observable apporte des éléments qui indiquent que la phase inflationniste a eu lieu avant le Big Bang. Avant la singularité, l’univers primitif avait déjà connu une croissance exponentielle. La phase a déclenché une dilatation extrême des composants préexistants de ce monde primitif. L’inflation cosmique a ainsi conduit à un univers avec une température extrême. Celui-ci était aussi caractérisé par une densité très élevée. Il y a ensuite eu une expansion pour donner naissance à notre monde actuel.

L’inflation cosmique se serait effectuée avec une perte des données antérieures sur l’état de l’espace. De ce fait, il est impossible de dater le phénomène et d’en déterminer la durée. Les astrophysiciens sont toutefois convaincus que cette phase inflationniste initiale a connu une fin. Le phénomène a pris fin pour donner lieu à une singularité appelée Big Bang. L’Univers aurait ensuite subi une nouvelle phase inflationniste à l’origine de l’expansion actuelle. Les chercheurs ne remettent pas en cause la réalisation du Big Bang. La singularité a bien eu lieu, mais elle ne marquerait pas le début de notre Univers.