Une nouvelle théorie cosmologique suggère un univers fini, plus simple et plus petit

Les théories du Big Bang actuelles avancent que celui-ci a engendré non pas un mais plusieurs univers, appelés multivers. La perception commune du multivers est qu’il s’agirait d’une fractale infinie composée de diverses petites poches-univers. Mais le multivers compte un nombre illimité de possibilités. Et c''est là que se situe le problème. Étant donné que tout est possible quelque part dans cette collection d’univers, la théorie n’est pas capable de prédire notre propre univers.

Dans un article publié dans le «Journal of High Energy Physics», le défunt Stephen Hawking et Thomas Hertog de la KU Leuven présentent un modèle qui réduit le multivers illimité à un éventail d’univers possibles plus réduit. L’article a été soumis pour publication quelques jours avant la mort de Hawking en mars.

Le nouveau modèle du physicien, développé avec le soutien partiel du projet financé par l''UE HoloQosmos, porte sur un concept appelé inflation éternelle. Selon la théorie de l’inflation éternelle, l’espace-temps s’est dilaté à une vitesse énorme pendant une fraction de seconde après le Big Bang. Une fois initiée, cette expansion rapide, appelée inflation, est censée continuer à l’infini. Mais, dans certaines régions, l’inflation s’arrête pour former des poches-univers locales avec des étoiles et des galaxies. Selon cette théorie, tout dans notre univers observable est contenu dans une de ces poches.

Dans leur article, les auteurs suggèrent à présent que le modèle actuel d’inflation éternelle du Big Bang est erroné. Et cela car il base l’évolution de l’univers existant sur la théorie de la relativité générale d’Einstein, qui s’effondre avec le Big Bang.

«Nous avançons que notre univers, dans ses plus larges proportions, est relativement harmonieux et globalement limité. Il ne s’agit donc pas d''une structure fractale», a dit Hawking dans un entretien avec l’Université de Cambridge l’année dernière.

Hawking et Hertog ont utilisé la théorie des cordes comme base pour leur nouveau modèle. Leur approche de l’inflation éternelle se concentre autour d’un principe de la théorie des cordes appelé holographie. Selon ce principe, la réalité physique que l’on perçoit en trois dimensions peut être inscrite sur une surface en deux dimensions, comme un hologramme.

Les chercheurs ont développé une variante du principe holographique pour projeter la dimension temporelle dans l’inflation éternelle. Cette approche leur a permis de décrire l’inflation éternelle sans se référer à la relativité générale. À la place, ils l’ont réduite mathématiquement à un état intemporel sur une surface spatiale au début des temps.

Leur nouvelle théorie implique «une structure globale de l’univers beaucoup plus réduite, dans laquelle les régions peuvent différer les unes des autres mais pas autant que dans les anciennes théories du multivers», a expliqué Hertog dans un entretien accordé au Conseil européen de la recherche. «Je pense que l’élément-clé de notre modèle n’est pas tellement que les surfaces de densité constante dans l’univers soient limitées, mais plutôt que la variation dans le multivers soit restreinte. En d’autres mots, que la gamme des différentes poches-univers soit bien plus petite. Cela rend la cosmologie basée sur notre nouvelle théorie bien plus prévisible, beaucoup plus solide en tant que théorie scientifique et donc finalement, nous l’espérons, testable.» La prochaine étape pour Hertog est de tester la théorie en cherchant des ondes gravitationnelles ayant pu être générées par le Big Bang.

En développant un cadre holographique pour la cosmologie quantique, HoloQosmos (Holographic Quantum Cosmology) cherche à révolutionner la perspective actuelle de la cosmologie.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
page web CORDIS