De nombreux chercheurs étudient la forme de l’univers : 18 possibilités et voici ce qu’il faut savoir pour y comprendre quelque chose
Nous sommes habitués à considérer l’univers comme infini, mais il se peut en réalité qu’il ait une topologie cartographiable. Afin de tout simplifier, nous parlons d’un univers de beignet (hyperdimensionnel). Cependant, cela ne représente qu’une des nombreuses possibilités de la topologie réelle du cosmos dans lequel nous vivons.
Pouvoir garantir une réponse aussi sûre que possible représente l’un des projets les plus ambitieux du monde scientifique international. Voici les mots de Yashar Akrami de l’Institut de Physique Théorique de Madrid : « Nous essayons de trouver la forme de l’espace ».
Dans ce cas, Akrami n’est pas seul, bien au contraire. Il fait en effet partie d’un partenariat international connu sous le nom de Compact (Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology). En mai 2024, l’équipe a expliqué comment la question de forme de l’Univers est plus ouvert et indéfini que jamais. En fait, nous travaillons pour proposer différentes perspectives.
L’univers du beignet
Il est difficile d’imaginer que l’univers puisse avoir une forme précise. Dans le théorie du beignet il faut également prendre en compte courbure. En fait, dans la théorie de la relativité générale de 1916, Albert Einstein a démontré comment l’espace peut être courbé par des objets massifs.
En imaginant l’espace comme bidimensionnel, en plaçant un morceau de papier sur une table et en prétendant qu’il représente le cosmos tout entier, nous pourrions facilement considérer l’espace courbe comme la surface d’une sphère (courbure positive) ou d’une selle (courbure négative).
Si sur une feuille de papier les angles d’un triangle doivent totaliser 180 degrés, sur une surface courbe ce n’est plus le cas. En comparant les tailles réelles et apparentes d’objets tels que les galaxies, les astronomes peuvent constater que la notre univers ressemble à drap plat avec petites fossettesoù chaque étoile déforme l’espace qui l’entoure.
“Savoir quelle est la courbureils se connaissent types de topologies possibles“, a expliqué Akrami. Un espace plat pourrait durer éternellement, tout comme une feuille de papier sans début ni fin. Mathématiquement exister 18 possibilités. En général, ils correspondent à un univers avec un volume fini mais sans bords : si vous voyagez plus loin que l’échelle de l’Univers, vous revenez là où vous avez commencé. Dans ce cas également, comme pour le beignet, le concept est simplifié en pensant à l’écran d’un jeu vidéo dans lequel un personnage disparaît du côté droit, pour réapparaître “en arrière”, dans la partie gauche. Dans ce cas, on peut supposer que l’écran est tordu en boucle.
En 3 dimensions, la plus simple des topologies hypothéquées est la topologie à 3 tores: dans ce cas nous serions immergés dans une “boîte” d’où, sortant de n’importe quel côté, nous rentrons par l’opposé.
Sur la base de la topologie indiquée, une implication très particulière se dégage. Hypothétiquement, si vous aviez la chance de regarder à travers l’univers entier, vous verriez des copies infinies de vous-même dans toutes les directions. Une sorte de galerie des glaces en 3D infinie.
D’autres topologies sont plus complexes et ils sont en fait variations sur le même thème. Les images semblent légèrement décalées. En référence aux faces de la boîte, on entre par un point différent ou peut-être avec une rotation telle que la droite devient la gauche.
Détection de forme
Si l’univers était véritablement immense mais pas infini, nous ne pourrions peut-être jamais faire la distinction entre les deux concepts. Si à la place l’univers s’est terminéavec certitude d’une longueur donnée (au moins dans certaines directions) et pas beaucoup plus grande que ce que nous pouvons réellement “voir”, nous devrions pouvoir détecter sa forme.
L’une des meilleures façons d’y parvenir est observez le fond cosmique des micro-ondes (CMB). La lueur de chaleur laissée par le big bang lui-même, remplissant le cosmos de rayonnement micro-ondes. Là CMBdétecté pour la première fois en 1965, représente l’un des principaux éléments de preuve de la réalité du Big Bang.
Uniforme dans presque tout l’univers mais les astronomes, grâce au développement technologique des télescopes modernes, ont détecté de petites variations de la « température », même infimes. Ce sont des vestiges de différences de « température » aléatoires dans l’univers naissant. Des différences qui ont contribué à l’émergence d’une structure, de sorte que la matière n’est pas répartie uniformément dans tout le cosmos.
Là CMB garantit donc une sorte de carte de ce à quoi ressemble notre univers dans ce qui fut sa première phase, il y a environ 10 milliards d’années. Cette dernière s’imprime dans le ciel qui nous entoure. Si le cosmos avait une topologie non triviale et produisait des copies dans certaines ou peut-être toutes les directions, ou si peut-être son volume n’était en fait pas beaucoup plus grand que la « sphère » sur laquelle nous voyons la projection du CMB, de telles copies devraient laisser des traces. dans les variations de température. Notre chance d’obtenir une réponse.
