L’inflation et la forme de l’univers

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Le processus d’inflation, du moins dans la plus simple version proposée, devrait avoir imposé une autre condition à l’Univers. Il aurait rendu l’Univers plat. Toute courbure dans le cosmos aurait ainsi été étirée au cours de cette période d’ex­pansion extrêmement rapide, qui aurait aplati l’Univers aussi sûrement que la surface d’un ballon gonflé brutalement. Il s’agit ici de géométrie euclidienne ou géométrie plane, celle qu’on pratique à la règle et au compas sur une feuille de papier, et que vous avez sans doute apprise au collège.

Pourtant, pour que l’Univers soit plat, il faut que sa densité totale de matière ait eu une valeur très spécifique, encore inconnue à ce jour, appelée la densité critique. Si la densité de l’Univers était plus grande que la valeur critique, la gravita­tion serait suffisamment forte pour l’emporter sur l’expansion et inverser le mouvement, ce qui entraînerait finalement l’ef­fondrement de l’Univers en ce que les astronomes apellent le big crunch, ou« grand écrasement ». Un tel Univers se recourberait sur lui-même pour former un espace fermé de volume fini, comme la surface d’une sphère. Un vaisseau spatial voyageant en ligne droite dans cet univers finirait par se retrouver à son point de départ. Les mathématiciens disent de cette géométrie qu’elle a une courbure positive.

Si la densité était inférieure à la valeur critique, la gravitation ne pourrait jamais vaincre l’expansion, et l’Univers continuerait à grandir indéfiniment. On dit d’un tel Univers qu’il a une courbure négative, avec une forme qui ressemble à la selle d’un cheval. Bien que la théorie de l’inflation exige, pour être valable, que l’Univers soit plat, plusieurs types d’observations ont révélé que le cosmos ne possède environ que 40% de la densité de

matière nécessaire pour le maintenir plat. Donc en ce qui concerne la masse, le « grand-livre de la comptabilité cosmique » suggère que l’Univers n’en possède pas assez.

En conséquence, si l’Univers est vraiment plat, des masses de matière, qu’il s’agisse de matière visible ou invisible (matière noire), ne suffisent pas à tout expliquer. Il s’ensuit qu’il doit alors exister une forme spéciale de matière ou d’énergie (les deux sont équivalents, selon Einstein) qui remplit le cosmos et comble les 60% manquants. Les cosmologistes appellent cette composante spéciale l’énergie du vide.





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