Sur une photographie des ruines du cosmos

LA THEORIE

Les modèles cosmologiques sont basés sur l'idée que l'Univers était par le passé extrêmement homogène et que les structures que l'on observe (galaxies, amas, superamas) se sont peu à peu formées par le mécanisme d'instabilité gravitationnelle (ou instabilité de Jeans). Pour que ce mécanisme opère, il faut cependant qu'il y ait de petites fluctuations de densité dans l'univers primordial. On prédit donc que ces fluctuations de densité se retrouvent sous la forme de fluctuation de température dans le fond diffus cosmologique. Inversement, la détection et la compréhension fine de ces fluctuations nous renseignent sur l'état de l'Univers au moment où il a émis ce rayonnement, ainsi que sur divers processus s'étant déroulés avant et après cette époque. L'étude de ces fluctuations représente à l'heure actuelle (2006) le principal outil pour la cosmologie

Ces différences de température en fonction de la direction d'observation sont appelées fluctuations, ou anisotropies du fond diffus cosmologique. L'étude de ces anisotropies est un des sujets d'étude les plus actifs de toute la cosmologie car elle révèle divers aspects de la physique à l'œuvre dans l'univers primordial. En effet, ces variations spatiales de température sont liées à des variations dans la densité de la distribution de matière. En elle-même, l'existence de telles fluctuations de densité n'est pas surprenante : la répartition de la matière dans l'univers n'est aujourd'hui pas du tout uniforme, la structure à grande échelle de l'univers révélant des zones quasiment vides de matière et d'autres, principalement en forme de filaments où se concentrent les galaxies. Or cette différenciation de la répartition de matière résulte de l'action de la gravité, qui a tendance à accentuer l'hétérogénéité de la distribution de matière via un mécanisme appelé instabilité de Jeans. Ainsi, il est normal que dès les premières centaines de milliers d'années après le Big Bang, des fluctuations de densité aient été présentes dans l'univers : sans celles-ci, l'univers n'aurait pu évoluer jusqu'à former aujourd'hui les galaxies avec leur répartition spatiale.

COMMENTAIRES

Nous avons affaire ici à de l’archéologie cosmologique, les scientifiques possèdent désormais une cartographie des ruines du cosmos ancien sur lesquels on se penche pour comprendre le passé de l’univers. Car il s’agit de justifier comment on passe d’un état de grande homogénéité d’un big bang hyper concentré s’éclatant uniformément dans toutes directions à une situation de répartition éparse des étoiles et galaxies sans aucune loi distributive cohérente. Pour cela, il faut supposer que l’homogénéité initiale ne saurait durer et qu’un principe de perturbation, de dispersion aléatoire doit intervenir. Ce principe est l’instabilité de Jeans qui aboutit à l’effondrement gravitationnel des nuages interstellaires, base explicative fondamentale de la genèse des étoiles.

Ce mécanisme de Jeans suppose lui-même que la différenciation en masses restreintes de la masse géante et indistincte de la totalité de la matière créée par le big bang puisse s’opérer sous l’effet de l’attraction gravitationnelle. Deux forces sont simultanément et contradictoirement à l’œuvre : la force d’expansion qui tend à éloigner chaque atome et celle de gravitation qui tend au contraire à les rapprocher. Comme initialement la vitesse d’expansion est notoirement plus forte que la faible gravitation et qu’elle tend à s’accélérer deux atomes s’attireraient d’autant moins gravitationnellement que « l’étirement » de l’espace les éloignerait. Comme on le constate, la théorie des « instabilités gravitationnelles » est incapable de justifier la répartition éparse des galaxies permettant de rompre l’homogénéité initiale du big bang, les lois physiques invoquées ne fonctionnent pas.

Il faut avouer que l’explication était livrée sur un plateau puisque le rayonnement à 2.7K étant prétendument un témoignage encore actuel du passé de l’univers, il était naturel de conclure que ces perturbations et anisotropies dans la répartition de ces rayons étaient la preuve que la dispersion s’était produite. Mais en sciences comme dans les relations humaines, il faut se méfier des premières impressions. Ici aussi, il nous faut rechercher d’autres causes à cette répartition inhomogène de la température des rayons du fond diffus cosmologique puisque l’explication officielle n’apparaît guère convaincante et en opposition aux lois élémentaires de la physique.