05 novembre 2022 (Actualités Nanowerk) Les astrophysiciens affirment que l'inflation cosmique – un moment dans les débuts de l'Univers où l'espace-temps s'est étendu de façon exponentielle et auquel les physiciens font réellement référence lorsqu'ils parlent du « Big Bang » – peut en principe être exclue sans hypothèse. Les astrophysiciens de l’Université de Cambridge, de l’Université de Trente et de l’Université Harvard affirment qu’il existe un signal clair et sans ambiguïté dans le cosmos qui pourrait éliminer toute possibilité d’inflation. Leur article, publié dans Les lettres du journal astrophysique ("Le défi d'exclure l'inflation via le fond de graviton primordial"), affirme que ce signal – connu sous le nom de fond de graviton cosmique (CGB) – peut être détecté, même si cela constituera un énorme défi technique et scientifique. L’inflation cosmique est un scénario populaire pour la première phase de l’évolution de l’Univers. (Image : A. Ijjas, PJ Steinhardt et A. Loeb, Scientific American, février 2017) « L'inflation a été théorisée pour expliquer divers défis de mise au point du modèle dit du Big Bang chaud », a déclaré le premier auteur de l'article, le Dr Sunny Vagnozzi. , du Kavli Institute for Cosmology de Cambridge, et qui est maintenant basé à l'Université de Trente. «Cela explique également l'origine de la structure de notre Univers à la suite de fluctuations quantiques. "Cependant, la grande flexibilité affichée par les modèles possibles d'inflation cosmique qui couvrent un paysage illimité de résultats cosmologiques soulève des inquiétudes que l’inflation cosmique n’est pas falsifiable, même si des modèles inflationnistes individuels peuvent être exclus. Est-il en principe possible de tester l’inflation cosmique indépendamment du modèle ? Certains scientifiques ont exprimé leurs inquiétudes concernant l'inflation cosmique en 2013, lorsque le satellite Planck a publié ses premières mesures du fond diffus cosmologique (CMB), la plus ancienne lumière de l'univers. "Lorsque les résultats du satellite Planck ont ​​été annoncés, ils ont été présentés comme une confirmation de l'inflation cosmique", a déclaré le professeur Avi Loeb de l'Université Harvard, co-auteur de Vagnozzi dans l'article actuel. "Cependant, certains d'entre nous ont fait valoir que les résultats pourraient montrer exactement le contraire." Avec Anna Ijjas et Paul Steinhardt, Loeb était l'un de ceux qui soutenaient que les résultats de Planck montraient que l'inflation posait plus d'énigmes qu'elle n'en résolvait, et qu'il était temps d'envisager de nouvelles idées sur les débuts de l'univers, qui, par exemple, a peut-être commencé pas avec un bang mais avec un rebond d'un cosmos précédemment contracté. Les cartes du CMB publiées par Planck représentent les premiers moments de l'univers que nous pouvons « voir », 100 millions d'années avant la formation des premières étoiles. On ne peut pas voir plus loin. "La limite réelle de l'univers observable se situe à la distance que n'importe quel signal aurait pu parcourir à la vitesse limite de la lumière au cours des 13.8 milliards d'années écoulées depuis la naissance de l'Univers", a déclaré Loeb. « En raison de l’expansion de l’univers, cette limite se trouve actuellement à 46.5 milliards d’années-lumière. Le volume sphérique à l’intérieur de cette frontière est comme une fouille archéologique centrée sur nous : plus nous le pénétrons profondément, plus tôt est la couche de l’histoire cosmique que nous découvrons, jusqu’au Big Bang qui représente notre horizon ultime. Ce qui se trouve au-delà de l’horizon est inconnu. Il pourrait être possible de creuser encore plus profondément les débuts de l'univers en étudiant des particules quasiment en apesanteur connues sous le nom de neutrinos, qui sont les particules les plus abondantes ayant une masse dans l'univers. L’Univers permet aux neutrinos de voyager librement sans se disperser environ une seconde après le Big Bang, alors que la température atteignait dix milliards de degrés. "L'univers actuel doit être rempli de neutrinos reliques de cette époque", a déclaré Vagnozzi. Vagnozzi et Loeb affirment que nous pouvons cependant remonter encore plus loin en traçant les gravitons, des particules qui interviennent dans la force de gravité. « L’Univers était transparent aux gravitons depuis le premier instant retracé par la physique connue, le temps de Planck : 10 à la puissance -43 secondes, lorsque la température était la plus élevée imaginable : 10 à la puissance 32 degrés. » » dit Loeb. "Une bonne compréhension de ce qui a précédé nécessite une théorie prédictive de la gravité quantique, que nous ne possédons pas." Vagnozzi et Loeb disent qu'une fois que l'Univers a permis aux gravitons de voyager librement sans diffusion, un fond relique de rayonnement thermique gravitationnel avec une température légèrement inférieure à un degré au-dessus du zéro absolu aurait dû être généré : le fond de graviton cosmique (CGB). Cependant, la théorie du Big Bang ne permet pas l’existence du CGB, car elle suggère que l’inflation exponentielle de l’univers nouveau-né a dilué des reliques telles que le CGB à un point tel qu’elles sont indétectables. Cela peut être transformé en test : si le CGB était détecté, cela exclurait clairement l’inflation cosmique, qui ne permet pas son existence. Vagnozzi et Loeb affirment qu'un tel test est possible et que le CGB pourrait en principe être détecté à l'avenir. Le CGB s’ajoute au bilan du rayonnement cosmique, qui inclut autrement les fonds de micro-ondes et de neutrinos. Cela affecte donc le taux d’expansion cosmique de l’Univers primitif à un niveau détectable par les sondes cosmologiques de nouvelle génération, ce qui pourrait fournir la première détection indirecte du CGB. Cependant, pour revendiquer une détection définitive du CGB, la « preuve irréfutable » serait la détection d'un fond d'ondes gravitationnelles à haute fréquence culminant à des fréquences autour de 100 GHz. Cela serait très difficile à détecter et nécessiterait d’énormes progrès technologiques en matière de technologie des gyrotrons et des aimants supraconducteurs.