La gravité provoque l’homogénéité de l’univers – Technoguide

L’évolution temporelle de l’univers, du Big Bang à nos jours, est décrite par les équations de terrain d’Einstein en relativité générale. Cependant, il existe encore un certain nombre de questions ouvertes sur la dynamique cosmologique, dont les origines résident dans des divergences supposées entre théorie et observation. L’une de ces questions ouvertes est: Pourquoi l’univers dans son état actuel est-il si homogène à grande échelle?

Du Big Bang au présent

On suppose que l’univers était dans un état extrême peu après le Big Bang, caractérisé notamment par de fortes fluctuations de la courbure de l’espace-temps. Au cours du long processus d’expansion, l’univers a ensuite évolué vers son état actuel, homogène et isotrope à grande échelle – en termes simples: le cosmos se ressemble partout. Ceci est déduit, entre autres, de la mesure du rayonnement dit de fond, qui apparaît très uniforme dans toutes les directions d’observation. Cette homogénéité est surprenante dans la mesure où même deux régions de l’univers qui ont été découplées causalement l’une de l’autre – c’est-à-dire qu’elles ne pouvaient pas échanger d’informations – présentent toujours des valeurs identiques de rayonnement de fond.

Théories alternatives

Pour résoudre cette prétendue contradiction, la théorie dite de l’inflation a été développée, qui postule une phase d’expansion extrêmement rapide immédiatement après le Big Bang, ce qui peut à son tour expliquer l’homogénéité du rayonnement de fond.

Cependant, la manière dont cette phase peut être expliquée dans le contexte de la théorie d’Einstein nécessite un certain nombre de modifications de la théorie, qui semblent artificielles et ne peuvent être vérifiées directement.

Nouvelles découvertes: Homogénéisation par gravitation

Jusqu’à présent, il n’était pas clair si l’homogénéisation de l’univers pouvait être complètement expliquée par les équations d’Einstein. La raison en est la complexité des équations et la difficulté associée à analyser leurs solutions – modèles pour l’univers – et à prédire leur comportement.

Dans le problème concret, l’évolution temporelle des écarts initialement forts par rapport à l’état homogène sous forme d’ondes gravitationnelles cosmologiques doit être analysée mathématiquement. Il faut montrer qu’ils se désintègrent au cours de l’expansion, permettant ainsi à l’univers d’obtenir sa structure homogène.

Ces analyses sont basées sur des méthodes mathématiques modernes dans le domaine de l’analyse géométrique. Jusqu’à présent, ces méthodes ne permettaient d’obtenir de tels résultats que pour de petits écarts par rapport à la géométrie spatio-temporelle homogène. David Fajman de l’Université de Vienne a réussi pour la première fois à transférer ces méthodes au cas d’écarts arbitrairement grands.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Vienne. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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