Sciences

Des cordes cosmiques peut-être visibles dans le rayonnement fossile

ActualitéClassé sous :Astronomie , corde cosmique , WMAP

Par Laurent Sacco, Futura

Une nouvelle analyse des observations de WMap, confrontée à une nouvelle simulation numérique, indique que l'Univers contient peut-être des cordes cosmiques. Celles-ci auraient en partie été à l'origine de la formation des galaxies.

Une simulation de cordes cosmiques. Crédit : Julian Borrill, NERSC

La théorie des cordes cosmiques est à la croisée des domaines de la physique des particules élémentaires et de la cosmologie. Dans le cadre des modèles de Grande Unification (GUT), Kibble a calculé à la fin des années 1970 que lors d'une phase très primitive du refroidissement de l'Univers, les champs de Higgs présents dans cette théorie auraient pu produire des structures filamenteuses particulières, mais transitoires, pouvant s'étendre sur des milliards d'années-lumière.

Ces cordes sont aussi fines qu'un proton mais extrêmement denses : un morceau de de 1,6 kilomètre de longueur pèserait autant que la Terre. Ces structures avaient été proposées comme germes de surdensité capables de provoquer l'effondrement d'immenses nuages de matière, ce qui expliquerait la formation des galaxies et leur rassemblement sous forme de filaments d'amas de galaxies.

Au début des années 1990, les mesures du rayonnement cosmologique fossile (le CMB) par le satellite Cobe, allaient mettre fortement à mal cette théorie qui, plus généralement, prédisait, à partir des champs de Higgs des GUT, des défauts topologiques, non seulement sous forme de cordes, mais aussi de particules, des monopôles ou des parois de domaines, analogues à celles se produisant dans les matériaux ferromagnétiques sous la température de Curie. Il existe une autre classe d'objets du même genre, que l'on appelle des textures.

En effet, la présence de cordes pour expliquer complètement la formation des galaxies et des grandes structures avec amas, impliquait une signature particulière dans le rayonnement fossile que ni Cobe ni plus tard WMap ne confirmèrent, bien au contraire.  

Les observations du rayonnement de fond de 1965 à 2003, le gain en détails est frappant. Crédit : Nasa

La renaissance des cordes cosmiques

Toutefois, au cours des années qui suivirent, on comprit que la présence partielle de cordes cosmiques n'était pas incompatible avec les observations de Cobe et WMap, et qu'en plus, des calculs plus précis de la désintégration des cordes cosmiques, impliquant par exemple la production de photons et pas seulement d'ondes gravitationnelles, ouvraient à nouveau de larges perspectives pour leur rôle dans l’Univers.

C'est pourquoi la question a été réexaminée récemment par Neil Bevis, et ses collègues de l'Université de Sussex, et Martin Kunz de l'Université de Genève.

Actuellement, la théorie la plus communément admise pour expliquer les fluctuations de densité à l'origine des galaxies, et que l'on voit dans le rayonnement fossile, est celle de l'inflation. WMap II a particulièrement renforcé sa crédibilité, sans toutefois en apporter une démonstration. Le « smoking gun », comme le disent les anglo-saxons, serait la détection des modes B dans la polarisation des photons du CMB, une tâche dévolue au satellite Planck de l'Esa.

Rappelons que lors de l'inflation, consistant en une période très brève d'expansion ultra-rapide de l'Univers, des fluctuations quantiques ayant conduit à des perturbations de la métrique de l'espace-temps auraient été rendues classiques et fortement amplifiées. Ce serait alors les fluctuations de densité de matière résultantes qui auraient été à l'origine des galaxies, via la présence de matière noire.

En combinant les deux mécanismes, inflation et présence partielle de cordes cosmiques, les chercheurs se sont aperçus qu'ils obtenaient un accord légèrement meilleur avec les observations de WMap. Environ 11 % des fluctuations du CMB observées proviendraient des cordes cosmiques.

Cela ne constitue pas encore une preuve de la présence de cordes cosmiques, mais cela donne à penser. Si ces résultats se confirmaient, cela pourrait être une révolution à plus d'un titre. En effet, si les cordes cosmiques issues des GUT ne sont pas des cordes de la théorie des supercordes,  il existe dans cette théorie des modèles basés sur l’inflation qui produisent aussi des structures en forme de cordes macroscopiques à partir des cordes quantiques microscopiques. La simulation effectuée à ce jour ne repose que sur des GUT, on ne peut donc pour le moment rien dire avec elle sur la théorie des cordes mais cela pourrait changer dans un avenir proche.

  Les commentaires ne sont pas disponibles pour le moment.