Un physicien de l’Université de Campinas au Brésil, n’est pas enchanté par l’idée que le temps ait commencé par quelque chose comme le Big Bang. Au lieu de cela, Juliano César Silva Neves imagine un effondrement suivi d’une expansion, qui pourrait même porter les cicatrices d’une chronologie précédente.

L’idée en soi n’est pas nouvelle, mais Neves a utilisé une astuce mathématique datant d’il y a cinquante ans décrivant les trous noirs, pour expliquer comment l’univers n’aurait peut-être pas eu une origine aussi compacte, suivie d’un événement de « libération » connu sous le nom de Big Bang.

À première vue, l’univers ne semble pas avoir beaucoup en commun avec les trous noirs. En effet, l’un est en expansion et rempli d’éléments concrets tandis que l’autre est une masse si extrême que même la lumière ne peut en échapper.

Mais au cœur de ces deux éléments, se retrouve un concept connu sous le nom de singularité, un volume d’énergie si infiniment dense, que nous ne pouvons même pas expliquer clairement ce qui se passe réellement à l’intérieur. « Il y a deux sortes de singularités dans l’Univers », dit Neves. « L’une est la singularité cosmologique alléguée, ou le Big Bang, et l’autre se cache derrière l’horizon des événements d’un trou noir », explique-t-il.

En allant un peu plus loin, certains scientifiques ont suggéré que l’univers lui-même s’est formé à partir d’un trou noir, dans une autre bulle d’espace-temps.

Peu importe de quel type de singularité nous parlons, il s’agit dans tous les cas de zones où la relativité générale d’Einstein devient inutile, car non applicable et où la mécanique quantique peine également à prendre le dessus.

Mais certains physiciens pensent qu’il y a une certaine marge de manœuvre. En théorie, tous les modèles de trous noirs n’ont pas besoin d’une singularité pour exister : « Il n’y a pas de singularités dans les trous noirs dits réguliers », explique Neves. En 1968, un physicien nommé James Bardeen a trouvé une solution au problème de la singularité : il a conçu une manière de décrire mathématiquement les trous noirs, qui a permis d’éliminer ce besoin d’une singularité quelque part au-delà de leur horizon d’événements, les nommant ainsi les « trous noirs réguliers ».

L’histoire ainsi que le raisonnement derrière le modèle de Bardeen sont très complets. En résumé, le physicien a supposé que la masse située dans le coeur d’un trou noir n’a pas besoin d’être constante et qu’elle peut être décrite en utilisant une fonction qui dépend de la distance par rapport au centre. Cela signifie que nous pouvons nous débarrasser des singularités, car la masse se comporte comme si elle avait du volume : même si cette dernière est compressée dans un espace restreint.

Neves suggère d’étendre le travail de Bardeen encore plus loin, et de l’appliquer à l’autre type de singularité, cette variété cosmologique qui a précédé le Big Bang. En supposant que le rythme de l’expansion de l’Univers ne dépendrait pas uniquement du temps, mais également de son échelle, il a démontré qu’un saut quantique de la singularité dans un espace dense et volumineux, il y a 13.82 milliards d’années, n’était pas nécessaire.

Mais que ce serait-il donc passé ? « Éliminer la singularité ou le Big Bang, ramène l’univers en rebond à l’étape théorique de la cosmologie », a-t-il expliqué.

Cet « univers en rebond » est en réalité une idée datant d’il y a une centaine d’années, selon laquelle l’univers en expansion tel que nous le connaissons aujourd’hui est un espace rebondissant après une contraction précédente.

Bien que ce soit actuellement un concept considéré comme marginal dans le domaine de la cosmologie, Neves soutient l’idée que les traces de l’univers « pré-effondrement », pourraient avoir survécu au Big Crunch.

Et si c’est le cas, trouver ces véritables cicatrices de l’univers, pourrait aider à valider cette hypothèse : « Cette idée d’une succession éternelle d’univers avec des phases alternées d’expansion et de contraction a été appelée l’Univers cyclique », explique Neves.

Mais tant que nous n’aurons pas des observations concrètes, le modèle d’un univers en rebond restera sous forme d’hypothèse.

Pourtant, tout ce qui permet de résoudre le problème de la singularité, mérite d’être étudié. Le travail de Neves n’est que l’une des nombreuses solutions possibles pour contourner ces hypothèses, afin d’éliminer ces singularités si problématiques au niveau de la physique. Il s’agit d’un mystère auquel nous devrons répondre, tôt ou tard.

Source : General Relativity and Gravitation

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