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Une théorie complète ?

Nous venons de décrire la théorie la plus complète et la plus achevée à l'heure actuelle : celle du Big Bang chaud avec inflation.

Cette théorie explique trois phénomènes observés :

Combinée avec l'inflation, elle explique aussi pourquoi l'univers est plat. Par contre, un certain nombre de questions reste toujours sans réponse, en particulier sur l'origine des galaxies.

Il ne faut pas oublier que le Big Bang n'est qu'un modèle que les physiciens essayent de rendre le plus réaliste possible.
Mais il ne reste qu'un modèle avec tous ses défauts.

Il existe bien sur d'autres théories pour tenter d'expliquer l'univers. Parmi celles-ci, citons celle de l'univers pseudo-stationnaire, qui implique une création continue de matière.

 


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Intuitivement, nous pourrions penser que l'expansion de l'univers, initiée par le Big Bang, doit aller en ralentissant, la gravitation contrariant l'effet initial de cette "explosion".
En fait, les dernières mesures semblent indiquer que celle-ci ne ralentit pas. Elle semblerait même augmenter...

Dans un modèle cosmologique comme celui que nous avons vu, il est facile d'en rendre compte : il suffit de modifier la constante cosmologique pour obtenir ce résultat. Mais en réalité, quelle est la signification physique de ce fait, et quelle est la cause de cette énergie répulsive ?
Plusieurs idées sont envisagées :

Un des grands problèmes à venir est donc la détermination de la nature de cette énergie "noire".

Répartition de l'énergie dans l'univers
Répartition des énergies dans l'univers d'après les dernières données du satellite Planck.
La matière sombre est indétectable autrement que par des effets gravitationnels.
L'énergie sombre est l'énergie répulsive qui permet cette accélération de l'expansion.

 

influence de la constante cosmologique
Sur ce graphique, sont portées les mesures du ballon Boomerang (en bleu), celles obtenues par l'observation de supernovae lointaines en jaune, et en vert celles correspondant à la répartition de la matière dans l'univers.
L'axe horizontal représente la densité de matière de l'univers, et l'axe vertical la densité équivalente due à la constante cosmologique.
L'énergie sombre est l'énergie répulsive qui permet cette accélération de l'expansion.

Source NASA.

D'après tout ceci, notre univers serait donc plat, et en expansion infinie.
Ce qui ne veut pas forcément dire que sa taille, elle, soit infinie.
Pour déterminer celle-ci, il faut s'intéresser à la topologie de l'univers, notion encore très peu abordée de nos jours.

Mais les arguments pour un univers fini ou infini sont jusqu'ici d'ordre plus philosophiques que scientifiques.

Quoi qu'il en soit, nous sommes au moins à peu près certains qu'il ne finira pas dans un "Big Crunch", effondrement massif qui le ramènerait à l'état initial d'une minuscule sphère d'énergie.

 


Références :
Supernovae, Dark Energy, and the Accelerating Universe (S. Perlmutter)