Inflation cosmique
L’inflation cosmique est une phase d’expansion quasi-instantanée et colossale de l’univers, survenue dans les premières fractions de seconde après le Big Bang — entre 10 puissance -36 et 10 puissance -32 secondes après l’origine. En un temps imperceptible, l’univers aurait grossi d’un facteur au moins 10 puissance 26, transformant une région de taille subatomique en une structure de plusieurs dizaines de mètres. Cette théorie, proposée par Alan Guth en 1980, résout plusieurs énigmes fondamentales de la cosmologie.
Pourquoi l’inflation est-elle nécessaire ?
Sans inflation, le modèle du Big Bang laisse sans réponse plusieurs questions. Pourquoi l’univers est-il si homogène dans toutes les directions, alors que des régions éloignées n’auraient jamais pu être en contact thermique ? C’est le problème de l’horizon. Pourquoi la géométrie de l’univers est-elle si proche d’être plate, alors qu’une infime déviation initiale aurait dû s’amplifier énormément ? C’est le problème de la platitude. L’inflation résout les deux : elle étire l’univers de façon si extrême que toute courbure initiale disparaît et que toute région devient causalement connectée avant l’expansion.
Les graines des structures
L’inflation ne produit pas un univers parfaitement homogène. Des fluctuations quantiques microscopiques, amplifiées par l’expansion, sont figées dans la structure de l’univers. Ce sont ces perturbations primordiales qui ont donné naissance aux variations de densité visibles dans le fond diffus cosmologique, et qui ont ensuite généré les galaxies, les amas et les filaments cosmiques que nous observons aujourd’hui.
Les preuves et les limites
L’inflation prédit un spectre spécifique de fluctuations dans le fond diffus cosmologique, en accord remarquable avec les observations des satellites WMAP et Planck. Elle prédit également l’existence d’ondes gravitationnelles primordiales, qui n’ont pas encore été détectées directement mais dont la recherche est active. La nature exacte du champ qui a provoqué l’inflation — l’inflaton — reste inconnue.
Le saviez-vous ?
L’inflation implique que l’univers observable n’est qu’une infime fraction de l’univers total. Les régions au-delà de notre horizon cosmique, inaccessibles à toute observation, pourraient être infiniment vastes — voire donner naissance à d’autres univers dans le cadre de l’inflation éternelle.
Questions fréquentes
L’inflation est-elle une certitude scientifique ?
Non, c’est une théorie très bien motivée qui résout plusieurs problèmes du Big Bang standard, mais elle n’est pas encore pleinement confirmée. La détection d’ondes gravitationnelles primordiales serait une preuve directe majeure. Plusieurs modèles d’inflation existent et sont encore en compétition.
Qu’est-ce qui a provoqué l’inflation ?
On postule l’existence d’un champ scalaire appelé inflaton, dont l’énergie aurait entraîné cette expansion accélérée. Quand l’inflaton a perdu son énergie, l’inflation s’est arrêtée et cette énergie a été convertie en matière et rayonnement — c’est la phase dite de réchauffement.
L’inflation se produit-elle encore aujourd’hui ?
Non sous sa forme primordiale. Cependant, l’expansion accélérée actuelle de l’univers, due à l’énergie noire, est parfois décrite comme une forme d’inflation très lente. Les deux phénomènes restent distincts par leurs échelles d’énergie et leurs mécanismes.