Une équipe de chercheurs a intercepté une trace du big bang originel. Cette découverte a estomaqué la communauté scientifique. Elle confirme une explication sur l'origine de notre monde et pourquoi le cosmos s'est organisé pour finir par donner la vie !

Il y a 13,8 milliards d'années, un phénomène singulier a libéré toute l'énergie nécessaire à la constitution de notre Univers. L'hypothèse de ce big bang, postulée il y a moins d'un siècle, vient d'être confirmée grâce au radiotélescope Bicep2, qui a identifié une trace provenant de la première fraction de seconde de la genèse du cosmos.

La scène est particulièrement touchante. Andreï Linde et son épouse ouvrent la porte de leur petite maison sous le soleil radieux du printemps californien. Ce physicien russo-américain, professeur à l'université de Stanford, est connu pour avoir imaginé un scénario des premiers instants de la Creation dans les années 80. Quelques milliardièmes de milliardièmes de seconde après l'étincelle des origines, l'Univers se serait gonflé comme une baudruche à une vitesse vertigineuse (infographie ->). Quand on parle de vitesse vertigineuse, ce n'est même pas le temps nécessaire à un ado pour engloutir une part de pizza avant de poursuivre sa partie de Candy Crunch sur son téléphone portable. Imaginez plutôt une seconde divisée en milliards de microscopiques parcelles de temps et vous serez plus près de la réalité. Cette théorie s'appelle "l'inflation cosmique". Expliquer pourquoi Andreï Linde et d'autres scientifiques ont imaginé cette inflation cosmique serait un peu long. Toujours est-il que ce 17 mars 2014, l'esprit du chercheur comprend vite qu'il se passe quelque chose de pas très normal sur le palier de sa porte.

UNE AVANCÉE INESPÉRÉE

Le professeur assistant avec lequel il travaille, Chao-Lin Kuo, affiche un sourire béat. À ses côtés, un cameraman est là, silencieux. Chao-Lin Kuo annonce alors : une équipe du centre d'astrophysique de Harvard-Smithsonian a trouvé la trace qu'elle cherchait. Cette trace, c'est une représentation absurdement ténue d'une vibration fossile de l'Univers, celle d'une onde cosmique primordiale attrapée par un télescope à l'autre bout de la planète dans le cadre de la mission Bicep2. Cette découverte, si elle est confirmée, s'impose comme le premier élément de preuve que l'intuition scientifique d'Andreï Linde ne l'a pas trompé quand il postulait sa théorie. L'épouse de Linde, également physicienne, semble s'évanouir et tombe dans les bras de Chao-Lin Kuo. Andreï Linde, lui, demande à son assistant de répéter encore et encore ce qu'il vient de lui dire. Il est comme un gagnant du loto vérifiant chaque numéro, incrédule de voir la bonne combinaison s'afficher chaque fois. "C'est le bonheur du scientifique auquel la nature vient de donner raison, il n'y a sans doute pas de bonheur plus incroyable que celui-là", commente le physicien français Etienne Klein.

UNE NOUVELLE PIÈCE DANS LE PUZZLE DE LA CRÉATION

Partout dans le monde, l'ensemble de la communauté scientifique est estomaqué. Beaucoup promettent déjà un prix Nobel aux chercheurs qui ont travaillé pendant 3 ans, dans le froid polaire de l'Antarctique, en fixant obstinément un coin du ciel avec des instruments d'une grande précision. "C'est sans doute la plus importante découverte des 15 dernières années", déclare le prix Nobel de physique Robert W. Wilson. D'autres préfèrent attendre les résultats de la mission Planck avant de s'enthousiasmer définitivement. Coordonnée par l'Agence spatiale européenne (ESA), l'équipe du satellite Planck poursuit les mêmes objectifs : trouver des traces des premiers instants de notre Univers, mais en explorant l'intégralité du cosmos, cette fois.
La découverte de ces traces d'ondes gravitationnelles ayant perturbé l'espace-temps aux origines du cosmos apporte une nouvelle preuve de la pertinence de la thèse selon laquelle un big bang originel a bien eu lieu. Elle expliquerait aussi certaines propriétés de notre Univers. Pour ceux qui n'ont pas déjà mal à la tête et se sentent le courage d'aller plus loin dans la complexité, Etienne Klein rentre dans les détails (ci-dessous).

Pour faire simple, c'est comme si une nouvelle pièce prenait place dans ce puzzle de la création du monde où, chacun le reconnaît, il manque encore de nombreuses choses, des pièces majeures, mais aussi la taille de la boîte et surtout le nom de l'éditeur. Il n'empêche : jamais il n'avait été possible de fouiller aussi loin dans le passé de notre monde. L'équipe de Bicep2 a franchi "les âges sombres", cette période où l'Univers n'était qu'une mousse d'énergie informe dont les photons de lumière ne pouvaient s'échapper. C'est comme si ces chercheurs avaient pu filmer à travers un mur. Cela leur aurait valu, il y a encore quelques siècles, de rapidement sur un bûcher pour sorcellerie. Depuis une trentaine d'années, les connaissances sur notre Univers avancent à pas de géant. Les ordinateurs, dont les puissances de calcul deviennent énormes, et les télescopes en orbite, lesquels ne sont plus troublés par l'atmosphère terrestre qui déforme le rayonnement lumineux, y sont pour beaucoup. Chaque année voit éclore son lot de surprises et de découvertes. Elles confirment souvent l'incroyable talent des hommes, qui ont mis en équations ce qu'ils imaginaient logique, Albert Einstein restant le plus célèbre d'entre eux (voir ci-dessous).

EXPLORER LES CONFINS DE L'UNIVERS

L'Univers s'est structuré grâce à une particule, le boson de Higgs, qui donne leur masse aux autres particules. Le Cern a prouvé son existence l'année dernière, résolvant une question fondamentale (->).

Les scientifiques aiment employer le terme "élégance" pour une équation. Et c'est ce mot qu'utilise Andreï Linde quand on l'interroge sur les raisons de sa théorie de l'inflation cosmique. "D'abord, j'ai trouvé ça extrêmement beau", répond-il, tout à son bonheur. Andreï Linde n'est pas le premier scientifique dont le travail théorique risque d'être validé alors qu'il ne croyait pas la chose possible de son vivant. Le physicien Peter Higgs l'a rappelé en recevant son prix Nobel, l'année dernière. Selon lui et 2 autres physiciens, François Englert et Robert Brout, c'est une particule, le boson de Higgs, qui, par son interaction avec les autres particules, leur donnait leur masse. Postulée en 1964, cette théorie permettait de régler un problème crucial de l'Univers : en absence du boson de Higgs, les autres particules élémentaires seraient restées éparses, et le monde une soupe originelle. Les particules ne se seraient jamais agrégées pour donner naissance aux galaxies, aux étoiles, aux planétes, et donc à la vie. En résumé, je ne serais pas là pour vous raconter toutes ces choses, pas plus que vous à essayer patiemment de les comprendre. Peter Higgs lui-même affirmait en 1964 qu'on ne pourrait jamais prouver sa théorie. Cinquante ans plus tard, les équipes du Cern, avec leur incroyable accélérateur de particules construit près de Genève, faisaient mentir le scientifique tout en lui donnant raison sur le fond. Cette particule, a priori insaisissable, était identifiée, son existence prouvée. Un mystère de plus était levé.

DES MONDES SURGISSENT DE PARTOUT

En quelques années, l'astrophysique a également progressé de manière à peine croyable dans la connaissance des autres mondes. Il y a 20 ans, aucune observation ne permettait de justifier la présence d'autres planètes en dehors de notre système solaire. Elles étaient noyées dans la lumière de leur étoile, totalement invisibles à nos observations. Aujourd'hui, les exoplanètes font partie de notre environnement quotidien. On parle à la radio de nouveaux systèmes découverts dans une lointaine galaxie qui pourraient bien abriter de l'eau, une atmosphère... la vie à l'Observatoire européen austral (ESO), installé au Chili, des télescopes surpuissants comptent parmi leurs priorités l'identification des planètes en dehors de notre système solaire. En quelques années, la moisson a été miraculeuse, et les scientifiques français s'imposent parmi les meilleurs traqueurs des potentielles soeurs jumelles de la Terre. Depuis la découverte de la première exoplanète, en 1995, à l'observatoire de Haute-Provence, plus d'un millier d'entre elles sont venues s'ajouter à la liste en seulement quelques années. Certaines de ces planètes réunissent des critères intéressants pour en faire des sours jumelles de la Terre, affirment les savants. Et la moisson continue. Depuis décembre dernier, le satellite construit par Astrium pour la mission Gaia a été mis en orbite autour de la Terre. Il va pouvoir explorer les autres mondes avec une precision équivalant à l'observation d'un cheveu humain à une distance de 1000 km. On navigue en pleine science-fiction ! Et ce n'est pas fini. "La découverte des premières traces de l'Univers primordial ouvre des perspectives qui n'ont pas encore été évoquées, affirme le cosmologiste Aurélien Barrau, auteur de Big bang et au-delà (Dunod). Elle pourrait remettre en cause notre conception même du big bang". Il faut se mettre en tête que la situation dépasse l'entendement de nos cerveaux cartésiens. Se figurer que l'intégralité de l'Univers puisse tenir à un moment dans une tête d'épingle, cela paraît absurde. Mais que l'Univers microscopique en question puisse se transformer en géant en une fraction de seconde, ça l'est encore davantage... Et pourtant, c'est, a priori, ce qui s'est produit ! Comme lors d'un tour de magie, le lapin sort du chapeau avec ses poils, ses yeux rouges, ses grandes oreilles ! Cette apparition soudaine a une explication pour les scientifiques : au commencement, l'Univers ne répond pas aux règles qui le régissent aujourd'hui, mais à celles qui existent dans l'infiniment petit, et que l'on connaît sous le nom de physique quantique. Le célèbre Stephen Hawking fait partie des savants qui défendent cette idée. "Au commencement, on trouve un Univers dont la taille justifie que la quantique soit prise en compte", affirme-t-il dans son ouvrage de référence, The Grand Design. Pour lui, notre conception familière de l'espace et du temps ne s'applique donc pas à l'Univers primordial. "Ce postulat, pour séduisant qu'il soit, n'avait jamais été prouvé, reconnait Aurélien Barrau. Eh bien, les traces de l'inflation primordiale de l'Univers, que l'équipe américaine pense avoir repérées avec son radiotélescope Bicep2 apporteraient cette preuve scientifique. Il y a un parallèle intéressant avec l'histoire du boson de Higgs, dont l'inventeur lui-même pensait ne jamais pouvoir apporter la preuve scientifique de l'existence".
Tout cela ouvre des perspectives extravagantes : l'existence d'autres univers, d'autres dimensions, de mondes sans matière... Ces vagues "pourraient peut-être nous emmener au-delà de ce que nous avons imaginé comme notre commencement, le fameux big bang", espère Aurélien Barrau. Tel Christophe Colomb parti pour les rivages des Indes par une route nouvelle, les physiciens du XXIe siècle découvriraient une Amérique ignorée, un continent (voire plusieurs) en plus de notre Univers ! Un joli pied de nez de la nature : tout en confirmant qu'un événement majeur s'est bien produit il y a 13,8 milliards d'années, elle nous rappellerait que celui-ci n'est pas aussi singulier qu'on l'imaginait. L'homme aurait encore pêché par un "spatiocentrisme" congénital qui lui a longtemps fait penser que la Terre, puis le système solaire, et la Voie lactée, enfin son Univers étaient forcément uniques et au centre de tout. Qui a dit que l'Histoire n'était qu'un éternel recommencement ?

La réalité d'une genèse de l'Univers se confirme de jour en jour. Apporte-t-elle la preuve d'un créateur ?

À chaque nouvelle découverte, l'interrogation se fait plus pressante. Les sciences, à force de progresser, se heurtent aux barrières qui avaient prévalu pendant longtemps. Il était convenu que les savants s'occupent du comment et que les religions formulent le pourquoi. Il revenait aux scientifiques d'expliquer la structure de l'Univers, ses mécanismes et son histoire, pendant que les religieux ou les philosophes s'intéressaient à l'essence même du monde et de l'humanité pensante. L'émergence de la cosmologie mais aussi les progrès en physique des particules, comme la récente découverte de la particule de Dieu" (le fameux boson de Higgs, qui explique pourquoi le monde s'est organisé au lieu de rester une soupe de matière non structurée), bouleversent tout cela. À force de remonter dans l'histoire de l'Univers, les savants ne peuvent plus éviter l'interrogation fameuse du philosophe et mathématicien Leibniz : "Pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?"
Avec la découverte d'une trace d'ondes gravitationnelles primordiales, la science pénètre dans la première fraction de seconde de la création de l'Univers, ce qui n'avait jamais été réalisé jusqu'à présent. On touche du doigt La Formule de Dieu, pour reprendre le titre du roman à succès du journaliste et écrivain portugais José Rodrigues dos Santos. C'est dans cette fraction de seconde que doit se trouver la réponse à la question que se posent les scientifiques : comment donner une explication definitive et cohérente de l'Univers, comment échafauder une théorie du Tout, définitive et non contestable ? Albert Einstein y a consacré 50 ans de sa vie, sans la trouver. Stephen Hawking s'est pris une volée de bois vert quand, dans son ouvrage The Grand Design, il a postulé que le monde n'avait pas eu besoin d'un grand architecte pour se créer. D'autres, allant dans le sens inverse, trouvent vite les limites à leur investigation. Si la thèse d'un commencement de l'Univers paraît de plus en plus viable, les preuves s'accumulant, ils en deduisent qu'il a bien fallu quelqu'un ou quelque chose pour appuyer sur le "détonateur". Mais cette théorie postule que le temps serait une dimension immuable, alors qu'il est possible qu'elle n'ait vu le jour qu'avec notre Univers. Il n'y aurait pas "d'avant", puisque le temps n'existait pas. Pour l'astrophysicien Trinh Xuan Thuam, il semble incontestable que "si nous acceptons l'idée qu'il n'existe qu'un seul Univers, le nôtre, nous devons postuler l'existence d'une cause première qui a réglé d'emblée les lois de la physique et les conditiens initiales". Cette idée, que partageait à sa façon Albert Einstein, d'un Dieu "cause première des choses" permet d'éviter la question du commencement du monde. Le concept de Dieu n'est plus celui d'un "fabricant" de l'Univers, mais celui de l'ensemble des lois qui l'organisent. Malgré tout, il reste un problème : s'il existe des lois de l'Univers prédéfinies, de quelle trousse à outils sortent-elles ?
Il est à craindre que le mystère du big bang une fois levé, une multitude d'autres questions apparaissent. Et pour séduisaute que soit l'idée d'une formule prouvant ou infirmant l'existence d'un créateur. Il y a fort à parier que l'humanité l'attendra encore... un certain temps.

Si la connaissance de l'Univers avance, des questions restent en suspens.

LE MATCH MATIÈRE-ANTIMATIÈRE

Dans la construction de l'Univers, la matière à gagné. Tant mieux pour nous. Mais qu'est-ce qui l'explique ? Cela suppose une absence de symétrie inhabituelle pour l'Univers. La disparition de l'antimatière viole des lois physiques sans que l'on ait pu en donner une explication scientifique sûre. L'une des hypothèses, l'existence d'un noyau d'antimatière cosmique, une sorte de réserve d'antimatière cachée quelque part dans notre vaste Univers, est à l'étude dans la Station spatiale internationale (ISS), sous le nom d'AMS Expérience.

LA MATIÈRE NOIRE... PAS TRÈS CLAIRE

La matière ordinaire, lumineuse, ne constituerait qu'un très petit pourcentage de l'Univers. Il existerait de la matière noire 10 fois plus abondante et même de la matière noire dite non-standard, 50 fois plus abondante. En gros, ce que l'on a longtemps pensé être du vide ne l'est pas, loin s'en faut. L'existence de cette matière a permis d'expliquer certains effets gravitationnels. Mais de quoi est vraiment constituée cette matière noire ? Mystère et boule de gomme.

ÉNERGIE NOIRE, LE DARK VADOR DU COSMOS

Même si Einstein a mis du temps à le reconnaître, on sait que l'Univers est en expansion. Mais compte tenu de la capacité de la gravitation, cette expansion devrait se ralentir, et l'Univers grandir de moins en moins vite. Pourtant, des scientifiques ont découvert exactement l'inverse. L'Univers se dilate toujours plus vite ! Dans l'incapacité d'expliquer ce phénomène, on a choisi d'appeler la force qui participe à cette accélération l'énergie noire... Le "côté obscur de la force gravitationnelle", en quelque sorte...

L'UNIVERS, COMBIEN DE DIMENSIONS ?

Pour réunir enfin le côté pile et le côté face de la physique, la théorie quantique et celle de la relativité générale, une troisième "théorie dite des cordes" a postulé l'existence d'autres dimensions. Elles seraient au nombre de 6, en plus de nos 3 dimensions connues, et du temps. Elles échappent à notre perception parce qu'elles sont trop petites, ou parce que nous ne disposons pas des moyens intellectuels de les explorer. L'accélérateur de particules du Cern tente des experiences dans ce sens.

POURQUOI LES EXTRATERRESTRES NE NOUS TÉLÉPHONENT-ILS PAS ?

Là aussi, plusieurs scénarios.
1. Nous sommes les seules formes de vie dans l'immensité.
2. Les E.T. n'ont peut-être pas le téléphone ni internet, c'est-à-dire qu'ils ne dispostent pas de la technologie nécessaire pour nous contacter.
3. Ils ne sont pas abonnés, ou ils ne le sont plus. L'histoire de l'homme ne constituant qu'une partie de l'histoire de l'Univers, la probabilité que, quelque part, au même moment, une autre civilisation existe réduit considérablement le champ des possibles.
Dernière hypothèse : ils n'ont pas du tout envie de devenir nos amis sur Facebook. C'est un peu vexant, mais ils doivent avoir leurs raisons que la raison humaine ne connaît pas encore.