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Big Bang: une découverte "essentielle", mais "incomplète"

La carte de l'univers établie en mars par le satellite Planck. Le satellite européen devrait bientôt envoyer ses données concernant les ondes gravitationnelles.

La carte de l'univers établie en mars par le satellite Planck. Le satellite européen devrait bientôt envoyer ses données concernant les ondes gravitationnelles. - Crédits photo : nom de l'auteur / SOURCE

La découverte d'une preuve d'"ondes gravitationnelles", dont les travaux d'Einstein avaient prédit l'existence, a secoué lundi le monde de l'astrophysique. Mais que veut-elle dire au juste? Décryptage.

Lundi, des chercheurs américains ont annoncé avoir atteint "l'un des objectifs les plus importants en cosmologie aujourd'hui". Ils ont en effet observé des traces des "ondes gravitationnelles", ces ondes primordiales émises dans le rayonnement cosmique fossile, aux tout premiers instants de la naissance de l'univers.

Si la nouvelle a provoqué un vif émoi au sein de la communauté scientifique et chez les astrophysiciens, c'est parce qu'elle valide en partie la théorie de la relativité d'Albert Einstein, qui avait, dès 1915, annoncé l'existence de ces ondes.

Surtout, elles nous renseignent sur ce qui est advenu lors des tout premiers instants de l'univers, le fameux Big Bang dont elles constituent un indice supplémentaire et confirme la théorie de "l'inflation cosmique", de l'expansion de l'univers, donc. Mais que dit vraiment cette découverte et quelle est sa réelle portée? François Bouchet, cosmologue, directeur de recherche à l'Institut d'astrophysique de Paris, du CNRS et de Paris VI, nous en dit plus.

> Les ondes gravitationnelles, c'est quoi?

Pour expliquer cette découverte, le scientifique revient aux fondamentaux, c’est-à-dire à la théorie du Big Bang et plus exactement aux premiers instants de celui-ci. "Dans le modèle du Big Bang, il y a une phase dite d'inflation qui se produit très tôt, dans les premiers milliardièmes de milliardièmes de secondes". L'univers, d'abord "essentiellement homogène et sans déformation", subit ensuite une phase très rapide d'augmentation des distances" pendant laquelle "se forment des grumeaux, des variations de densité, d'accumulations de différentes quantités de matières en différents endroits".

Cette première phase "laisse une empreinte dans le rayonnement fossile de l'univers qui est présent depuis l'aube des temps, soit 13 milliards d'années". Une trace que le satellite Planck, qui a établi une cartographie de l'univers, a montrée en mars dernier.

Mais l'histoire ne s'arrête pas là. Ainsi, continue le cosmologue, cette théorie "dit qu'on s'attend naturellement à ce que soit engendrées dans le même temps des ondes gravitationnelles primordiales. Ces ondes gravitationnelles laissent, elles aussi, une trace dans ce rayonnement fossile". Ces traces sont toujours visibles des milliards d'années plus tard, un peu comme dans un système d'écho. C'est cette trace qui a été révélée par l'équipe de BICEP2.

> Pourquoi cette découverte est-elle si importante?

Pour l'astrophysicien, cette découverte est "un élément de plus dans la quête des ondes gravitationnelles primordiales, un élément de preuve de la manière dont se sont passées les choses lors des premiers instants de l'univers pour engendrer à terme la complexité" de notre monde, "les galaxies, les planètes, nous, les êtres humains".

C'est aussi, explique-t-il, une manière de conforter "le degré de validité des lois que l'humanité a réussi à extraire de la nature", comme la gravitation newtonienne, l'électromagnétisme, la mécanique quantique et la relativité générale.

Mais attention, plaide-t-il, "je veux mettre un petit bémol". Pour François Bouchet, "cette découverte est conditionnelle et incomplète, car elle pose un certain nombre d'hypothèses, pour l'instant non vérifiées, et que la communauté scientifique va infirmer ou confirmer" par la suite.

Et maintenant?

Réconcilier la mécanique quantique et la relativité générale d'Einstein est aussi une quête sur laquelle les scientifiques se cassent les dents. Pour François Bouchet, "si cette découverte est vérifiée, elle est essentielle pour ce type de développement". Et de préciser: "Pour l'instant, ces théories dites du tout sont tellement loin de l'expérience commune qu'elles sont purement spéculatives et contraintes par aucun fait observationnel. Là, on est en présence d'un des rares cas qui permet d'informer pour savoir dans quelle direction doivent se tourner les recherches".

David Namias