Que se passait-il avant le Big Bang ? Cette question a-t-elle même un sens ? Oui, selon les théoriciens de la gravitation quantique à boucles. Deux chercheurs de ce domaine ésotérique de la physique théorique viennent de publier un article dans lequel ils concluent qu'un Univers similaire au nôtre existait avant lui et a peut-être été à l'origine de nos galaxies.
L'année dernière, Martin Bojowald, un des spécialistes mondiaux de la Loop Quantum Gravity (LQG), la gravitation quantique à boucles, publiait dans Nature le résultat de ses derniers travaux sur la cosmologie quantique. Ce chercheur avait utilisé des approximations pour les équations complètes de la LQG quand on les applique au problème de la cosmologie primordiale, là où le champ de gravitation et la courbure de l'espace-temps deviennent tellement forts que les équations de la relativité générale doivent impérativement être utilisées sous une forme compatible avec les équations de la mécanique quantique. Bojowald était arrivé à la conclusion que notre Univers résultait d'un cycle probablement sans fin d'expansions et de contractions.
Alors que, comme l'avait démontré Roger Penrose et Stephen Hawking dans le cadre des équations classiques de la relativité générale d'Einstein, une singularité cosmologique marquant un début absolu du temps était inévitable, les équations quantiques de la LQG prédisaient une valeur minimale pour la taille d'un Univers en contraction, avec une densité de matière-énergie maximale, suivie d'un rebond entraînant une nouvelle phase d'expansion. Selon Bojowald, et bien qu'il fallait garder à l'esprit que ces résultats provenaient de calculs approximatifs, cette conclusion devait être générique et valable pour de larges classes de modèles de cosmologie quantique en LQG. Chaque nouvelle phase de l'Univers souffrant d'une amnésie quasi-complète de ce qui s'était passé dans la précédente, de profondes différences devaient exister entre deux phases successives d'Univers.
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Peut-être des traces du pré-Big Bang dans le rayonnement fossile et la distribution des amas de galaxies
Cette hypothèse est peut-être fausse d'après Parampreet Singh du Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo (Canada) et Alejandro Corichi de la National Autonomous University of Mexico. Si notre Univers a bien été précédé d'un autre, ayant subi un rebond après que sa taille soit devenue minuscule (100 fois la longueur de Planck environ), l'ancêtre de notre Univers devait être son quasi jumeau. De plus, aujourd'hui encore, des restes fossilisés de ce qui se passait avant le Big Bang pourraient bien se trouver au niveau des fluctuations du rayonnement fossile.
Pour arriver à cette conclusion, les deux chercheurs ont poussé un peu plus loin les calculs de Martin Bojowald et découvert que les quantités d'énergie et de matière contenues dans l'ancienne phase de notre Univers devaient être les mêmes qu'actuellement. Mieux, à une excellente approximation près, les fluctuations et la structure de l'espace-temps d'avant le rebond, à un niveau ni vraiment classique ni quantique, devraient être conservées sous certaines formes et être toujours là aujourd'hui. Ainsi, notre Univers, sans être une réplique exacte de son jumeau, avec en particulier une histoire différente, lui ressemblerait beaucoup. Les fluctuations de température dans le CMB (le fond diffus cosmologique observé par WMap) seraient probablement les héritières directes de celles existant avant la phase de rebond.
Or, ces fluctuations de température reflètent les fluctuations de densité ayant servi de germes à la formation de nos galaxies. En étudiant la structure du CMB tout autant que celle des amas de galaxie, on pourrait peut-être en apprendre plus sur ce qui se passait avant le Big Bang, et surtout tester scientifiquement cette théorie spéculative.