Comment est né l'univers?
C'est peut-être le plus grand grand mystère et la racine de tous les autres. Les plus grandes questions de l'humanité - Comment la vie a-t-elle commencé? Qu'est-ce que la conscience? Qu'est-ce que la matière noire, l'énergie noire, la gravité? - en découler.
"Tous les autres mystères se trouvent en aval de cette question", a déclaré Ann Druyan, l'auteur et veuve de l'astronome Carl Sagan. "Cela m'importe car je suis humain et je n'aime pas ne pas savoir."
Même si les théories tentant de résoudre ce mystère deviennent de plus en plus complexes, les scientifiques sont hantés par la possibilité que certains des maillons les plus critiques de leur chaîne de raisonnement soient erronés.
Mystères fondamentaux
Selon le modèle standard du Big Bang, l'univers est né pendant une période d'inflation qui a commencé il y a environ 13,8 milliards d'années. Comme un ballon en expansion rapide, il est passé d'une taille plus petite qu'un électron à presque sa taille actuelle en une infime fraction de seconde.
Initialement, l'univers n'était imprégné que d'énergie. Une partie de cette énergie s'est figée en particules, qui se sont assemblées en atomes légers comme l'hydrogène et l'hélium. Ces atomes se sont d'abord regroupés en galaxies, puis en étoiles, à l'intérieur desquelles des fours ardents ont forgé tous les autres éléments.
C'est l'image généralement acceptée des origines de notre univers telles que décrites par les scientifiques. C'est un modèle puissant qui explique de nombreuses choses que les scientifiques voient lorsqu'ils regardent dans le ciel, comme la remarquable fluidité de l'espace-temps à grande échelle et la distribution uniforme des galaxies sur les côtés opposés de l'univers.
Mais il y a des choses dans cette histoire qui inquiètent certains scientifiques. Pour commencer, l'idée que l'univers a subi une période d'inflation rapide au début de son histoire ne peut pas être directement testée, et elle repose sur l'existence d'une forme mystérieuse d'énergie au début de l'univers qui a depuis longtemps disparu.
"L'inflation est une théorie extrêmement puissante, et pourtant nous n'avons toujours aucune idée de ce qui a causé l'inflation ou si c'est même la bonne théorie, bien qu'elle fonctionne extrêmement bien", a déclaré Eric Agol, astrophysicien à l'Université de Washington.
Pour certains scientifiques, l'inflation est un ajout maladroit au modèle du Big Bang, une complexité nécessaire ajoutée pour l'adapter aux observations. Ce ne serait pas le dernier ajout.
"Nous avons également appris qu'il doit y avoir de la matière noire dans l'univers, et maintenant de l'énergie noire", a déclaré Paul Steinhardt, physicien théoricien à l'Université de Princeton. "Donc, la façon dont le modèle fonctionne aujourd'hui est que vous dites:" OK, vous prenez du Big Bang, vous prenez un peu d'inflation, vous ajustez cela pour avoir les propriétés suivantes, puis vous ajoutez une certaine quantité de matière noire et d'énergie noire. " Ces choses ne sont pas connectées dans une théorie cohérente. "
Steinhardt craint que les cosmologistes agissent davantage comme des ingénieurs que comme des scientifiques. Si une observation ne correspond pas au modèle actuel, ils attachent un autre composant ou bricoleur avec ceux existants pour s'adapter. Les composants ne sont pas connectés et il n'y a aucune raison de les ajouter sauf pour faire correspondre les observations. C'est comme essayer de réparer une vieille voiture en ajoutant de nouvelles pièces à partir de modèles plus récents mais différents. Ces pièces peuvent fonctionner à court terme, mais vous aurez éventuellement besoin d'une nouvelle voiture.
Un univers sans âge
Ces dernières années, Steinhardt a travaillé avec Anna Ijjas, physicienne théorique à l'Université de Harvard, sur une alternative radicale au modèle Big Bang standard.
Selon leur idée, appelée cosmologie rebondissante, l'univers n'est pas né une seule fois, mais peut-être plusieurs fois dans des cycles sans fin de contraction et d'expansion. La théorie remplace le "big bang" par un "big bounce", qui relie en douceur les périodes de contraction et d'expansion de l'univers et résout bon nombre des problèmes qui affligent la théorie de l'inflation.
La paire affirme que leur théorie ekpyrotique ou "cyclique" expliquerait non seulement l'inflation, mais également d'autres mystères cosmiques, y compris la matière noire, l'énergie sombre et pourquoi l'univers semble se développer à un rythme toujours plus rapide.
Bien que controversée, la cosmologie rebondissante soulève la possibilité que l'univers soit sans âge et se renouvelle automatiquement. C'est une perspective peut-être encore plus impressionnante qu'un univers avec un début et une fin définis, car cela signifierait que les étoiles dans le ciel, même les plus anciennes, sont comme des lucioles éphémères dans le grand schéma des choses.
"Je souhaite que l'effort que la société consacre à la recherche scientifique nous rapproche des vérités fondamentales, et pas seulement un moyen de fabriquer des outils utiles", a déclaré l'astronome Richard Massey du California Institute of Technology. "Mais je suis tout aussi terrifié de découvrir que tout ce que je sais est faux, et j'espère secrètement que non."
Cet article a été mis à jour le 27 juin 2019 par Tim Childers, collaborateur de Live Science.
