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D'où Viennent les Structures du Cosmos ?

L'image que nous avons de l'Univers lorsqu'il n'avait que 380.000 ans n'a rien à voir avec les clichés que l'on peut en obtenir aujourd'hui. L'arrière-plan n'y est pas noir et le premier plan ne contient aucune étoile ou galaxie.
La formation des grands amas de galaxies, (ici NGC 1132 ->) reste un mystère.

Ce qu'on voit, c'est plutôt un Univers entièrement baigné d'une lumière qui, d'une extrémité à l'autre, ne varie pratiquement pas : l'Univers est alors parfaitement homogène. Comment expliquer que, dans un tel Univers, des étoiles puis des galaxies aient pu se former ?
Dans un premier temps, les scientifiques imaginent que le hasard a pu créer, çà et là, des régions de gravité plus intense dans lesquelles les particules élémentaires fraichement produites se sont préférentiellement accumulées. Du coup, c'est aussi en ces endroits que vont avoir tendance à se former les protons, les neutrons, les noyaux atomiques, les atomes mais aussi, si l'on en croit Jean-Christophe Hamilton du laboratoire Astroparticule et cosmologie, les premières étoiles et les amas de galaxies !

LA MATIÈRE NOIRE ENTRE EN SCÈNE

Mais une fois mis en équation, "ce premier scénario échoue lamentablement à créer les structures dont il est censé rendre compte", précise Jean-Christophe Hamilton. En effet,la matière ordinaire n'étant pas assez sensible à la gravité, les structures ne se forment tout simplement pas. Les chercheurs ont donc introduit une nouvelle matière ad hoc : la matière noire qui, elle, n'est sensible qu'à la gravité. Le scénario se voit alors enrichi d'une scène supplémentaire. Ainsi, quelques secondes après le big bang, la matière noire va s'accumuler dans les régions de plus forte gravité et permettre de renforcer leur pouvoir attracteur. La suite de l'histoire reste identique, à ceci près que désormais étoiles et galaxies se forment. Tout est bien qui finit bien, serait-on tenté de dire. Sauf qu'il reste encore à expliquer pourquoi la gravité fluctue d'une région à l'autre dé l'espace. Nouvelle solution ad hoc : "l'inflaton". Les chercheurs proposent que cet état de la matière ait constitué ce qui existait dans l'Univers avant que se forme la matière noire, c'est-à-dire quelques fractions de seconde avant que l'Univers grossisse d'un facteur 1040. Les fluctuations de la gravité ne seraient en fait que la conséquence des fluctuations de densité de l'inflaton. Au final, la recette pour créer des structures dans l'Univers serait de prendre un inflaton, de lui adjoindre une bonne dose de matière noire et de laisser le tout refroidir pendant plusieurs centaines de millions d'années.

SCIENCE & VIE Hors Série > Mars > 2008
 

   
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