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    Le travail d'analyse a déjà commencé  
    Mathieu Grousson - Science & Vie, no. 1134 - 2012-03-01      
    Le travail d'analyse a déjà commencé  
    Les physiciens sont en train de décoder les données envoyées par Planck. A la clé : les premières traces de l'au-delà. Voici quatre hypothèses…  
    Pour pouvoir plonger dans l'au-delà, les physiciens doivent analyser les plus infimes variations (de la température ou de la polarisation) du fameux rayonnement cosmologique fossile, cette première lumière de l'Univers. Or, l'image que le satellite Planck leur a livrée est masquée par toutes sortes de signaux. A commencer par l'ombre de la Voie lactée, avec son gaz sombre et ses poussières, qui trônent au premier plan. Mais aussi celles de galaxies de nuages de gaz et de quasars lointains qui ajoutent à la confusion. Tout l'enjeu pour les spécialistes est désormais de nettoyer la précieuse image de ces "bruits parasites" afin de récolter le rayonnement cosmologique le plus pur qui soit. Un travail titanesque qui va leur prendre une année, ordinateurs à l'appui, mais qui est tout à fait indispensable. Car au terme de ce chantier, ils auront sous les yeux le détail des motifs du rayonnement fossile, autrement dit la taille et l'agencement de ses taches, comme autant de possibles empreintes de la préhistoire de l'Univers. Ils pourront alors confirmer la vraisemblance de l'un ou l'autre des scénarii de l'au-delà qu'ils ont échafaudés. Contemplant dans sa nudité la plus ancienne lumière émise par l'Univers, ils sauront enfin si elle renferme la clé des outre-mondes.  
Hypothèse 1  

Si l'on voit des cercles… alors notre Univers ne serait qu'un parmi d'autres

 
    De larges cercles concentriques sur la carte du rayonnement fossile seraient une preuve de l'existence d'univers parallèles au nôtre. Plus précisément, cela indiquerait que, dans un lointain passé, notre Univers serait entré en collision avec un autre univers, et qu'il aurait conservé l'empreinte de cette collision sous la forme de cercles qui viendraient se superposer aux fluctuations aléatoires du rayonnement cosmologique fossile.  
   

 
    Ce scénario, développé notamment par Leonard Susskind (université Stanford), est fondé sur la théorie des cordes. Selon ce modèle, notre univers ne serait qu'une petite bulle au sein d'un méta-univers plus vaste qui contiendrait lui-même une infinité d'univers, chacun possédant ses propres lois physiques. Ainsi, dans ce "multivers" existant de toute éternité, de nouvelles bulles pourraient apparaître et croître n'importe où et n'importe quand.  
    Déjà, fin 2010, des scientifiques s'étaient livrés à la recherche d'un tel signal dans la carte du rayonnement fossile obtenue par WMAP. Ils en avaient trouvé quelques indications… mais faute de données statistiquement significatives, ils n'avaient alors pas pu affirmer quoi que ce soit. l'image de Planck, dont la résolution est bien supérieure, devrait permettre de s'aventurer plus loin sur cette piste. Evidemment, si l'on ne découvre aucun cercle dans l'image de Planck, Il ne faudra pas en conclure pour autant qu'il n'existe pas d'autres univers. Car il se peut qu'ils existent, mais qu'aucun d'entre eux ne soit entré en collision avec le nôtre.  
Hypothèse 2  

Si l'on ne voit aucun motif… alors notre Univers serait un trou noir d'un méta-univers

 
    Imaginons une carte du rayonnement fossile qui ne montre rien : ni motif ni signal, si ce n'est le bruit résiduel de notre Univers. Qu'en conclure ? Que l'intensité du signal recherché est en deçà de la limite de sensibilité de Planck ? Possible. A moins que ce ne soit enfin le signe que notre Univers est né au coeur d'un trou noir en expansion, lui-même situé dans un "métaespace-temps" encore plus vaste, plus noir et plus froid… Cet univers plus vieux et plus calme que le nôtre n'ayant laissé que très peu de traces dans le rayonnement cosmologique fossile.  
   

 
    Ce scénario découle de la théorie des cordes selon laquelle tout ce qui existe dans l'Univers résulterait des vibrations de minuscules cordes. Proposé au début des années 1990 par Gabriele Veneziano (Collège de France) et Maurizio Gasperini (université de Bari), il indique que le méta-univers qui englobe le nôtre serait éternel, dans le passé comme dans le futur…  
    Ne détecter aucun motif ne constituerait pas une preuve définitive de ce scénario, "mais un signe en sa faveur", précise Gabriele Veneziano. Un signe qui pousserait les astrophysiciens à sonder encore plus finement la première lumière du cosmos, au-delà des capacités de Planck.  
    Une sorte de protocosmos contenant un gaz extrêmement dilué de rayonnement et de matière. A mesure que cette matière s'agrège, Il se forme des trous noirs dans lesquels la densité de matière continue à augmenter jusqu'à atteindre la valeur maximale permise par la théorie des cordes. La matière rebondit alors sur elle-même, pour former de petits univers comme le nôtre, avec leur propre structure d'espace-temps.  
Hypothèse 3  

Si l'on voit de petites taches… alors notre univers serait fluctuant et antérieur au big bang

 
    Si le rayonnement cosmologique fossile n'est qu'une nuée de petites taches, cela serait un signe que l'Univers existait avant le big bang, et qu'il se serait effondré sur lui-même sous l'effet de la gravitation… avant de rebondir et d'entrer dans la phase d'expansion actuelle. Au moment de son effondrement, les oscillations de grande longueur d'onde auraient été "coupées", ce qui expliquerait l'absence de grandes taches, de la même manière qu'en raccourcissant une corde de guitare, on "éteint" les notes les plus graves.  
   

 
    Ce scénario est fondé sur la théorie de la gravité quantique à boucles, selon laquelle il existerait de minuscules "quanta" (des pixels) d'espace et de temps. Selon cette théorie, dès que la densité de l'Univers dépasse mille milliards de masses solaires dans un espace aussi réduit que la taille d'un proton, la gravitation devient répulsive. Raison pour laquelle, d'après les calculs de Abhay Ashtekar, Tomasz Pawlowski et Parampeet Singh (université de Pennsylvanie), l'Univers initialement en contraction n'aurait eu d'autre solution que de rebondir sur lui-même, notre big bang correspondant en fait au moment de contraction maximale.  
    Certes, comme l'indique Martin Bojowald, artisan de la cosmologie des boucles, "il est possible que le rebond ait tout simplement lessivé tout signal antérieur au big bang. Auquel cas, nous serions totalement aveugles à tout ce qui a pu advenir avant". Et l'avant big bang resterait alors inaccessible… Il n'empêche : l'analyse de la taille des taches dans le rayonnement fossile représente une chance unique d'observer à quoi ressemblait le monde avant le big bang.  
Hypothèse 4  

Si l'on voit des taches de toutes tailles… l'au-delà resterait pour l'instant encore inaccessible

 
    Des petites, des moyennes, des grosses, bref des taches de toutes tailles : un tel cliché du rayonnement cosmologique fossile ne serait pas la meilleure nouvelle pour les explorateurs de l'au-delà.  
   

 
    Une chose est même certaine : les tenants d'un Univers né au sein d'un trou noir en expansion (hypothèse 2) en seraient pour leurs frais, puisque leur scénario ne prédit aucun signal visible dans le rayonnement fossile. Leur au-delà sera pour ainsi dire rayé de la carte. Quant aux partisans du grand rebond (hypothèse 3), ils s'attristeraient sans doute de n'avoir point observé une atténuation des grandes taches au profit des petites. Même si, vu les incertitudes qui planent sur leur théorie, tout espoir ne serait pas perdu : rien n'interdit en effet que les atténuations prédites concernent des signaux dont la taille dépasse celle de notre Univers, et qui donc n'auraient laissé aucune empreinte dans le rayonnement fossile. Enfin, l'absence de trace de collision sous forme de cercle ne nous apprendrait rien sur le multivers (hypothèse 1), sans pour autant le réfuter…  
    l'au-delà restera-t-il alors à jamais inaccessible ? Peut-être pas. Mais son investigation nécessitera la mise en œuvre de nouveaux instruments (télescopes spatiaux, interféromètres géants) qui n'existent aujourd'hui que sur le papier. Seule certitude pour Thibault Damour, théoricien à l'Institut des hautes études scientifiques, à Bures-sur-Yvette : "Je fais le pari que dans cinquante ans nous possèderons une image convaincante de l'Univers hors de ses frontières." Restera alors à savoir s'il sera possible de la valider par l'observation.  
       
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