L’inflation cosmique est une phase d’expansion quasi-instantanee et colossale de l’univers, survenue dans les premieres fractions de seconde apres le Big Bang — entre 10 puissance -36 et 10 puissance -32 secondes apres l’origine. En un temps imperceptible, l’univers aurait grossi d’un facteur au moins 10 puissance 26, transformant une region de taille subatomique en une structure de plusieurs dizaines de metres. Cette theorie, proposee par Alan Guth en 1980, resout plusieurs enigmes fondamentales de la cosmologie.
Pourquoi l’inflation est-elle necessaire ?
Sans inflation, le modele du Big Bang laisse sans reponse plusieurs questions. Pourquoi l’univers est-il si homogene dans toutes les directions, alors que des regions eloignees n’auraient jamais pu etre en contact thermique ? C’est le probleme de l’horizon. Pourquoi la geometrie de l’univers est-elle si proche d’etre plate, alors qu’une infime deviation initiale aurait du s’amplifier enormement ? C’est le probleme de la platitude. L’inflation resout les deux : elle etire l’univers de facon si extreme que toute courbure initiale disparait et que toute region devient causalement connectee avant l’expansion.
Les graines des structures
L’inflation ne produit pas un univers parfaitement homogene. Des fluctuations quantiques microscopiques, amplifiees par l’expansion, sont figees dans la structure de l’univers. Ce sont ces perturbations primordiales qui ont donne naissance aux variations de densite visibles dans le fond diffus cosmologique, et qui ont ensuite genere les galaxies, les amas et les filaments cosmiques que nous observons aujourd’hui.
Les preuves et les limites
L’inflation predit un spectre specifique de fluctuations dans le fond diffus cosmologique, en accord remarquable avec les observations des satellites WMAP et Planck. Elle predit egalement l’existence d’ondes gravitationnelles primordiales, qui n’ont pas encore ete detectees directement mais dont la recherche est active. La nature exacte du champ qui a provoque 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 regions au-dela de notre horizon cosmique, inaccessibles a toute observation, pourraient etre infiniment vastes — voire donner naissance a d’autres univers dans le cadre de l’inflation eternelle.
Questions frequentes
L’inflation est-elle une certitude scientifique ?
Non, c’est une theorie tres bien motivee qui resout plusieurs problemes du Big Bang standard, mais elle n’est pas encore pleinement confirmee. La detection d’ondes gravitationnelles primordiales serait une preuve directe majeure. Plusieurs modeles d’inflation existent et sont encore en competition.
Qu’est-ce qui a provoque l’inflation ?
On postule l’existence d’un champ scalaire appele inflaton, dont l’energie aurait entraine cette expansion acceleree. Quand l’inflaton a perdu son energie, l’inflation s’est arretee et cette energie a ete convertie en matiere et rayonnement — c’est la phase dite de rechauffement.
L’inflation se produit-elle encore aujourd’hui ?
Non sous sa forme primordiale. Cependant, l’expansion acceleree actuelle de l’univers, due a l’energie noire, est parfois decrite comme une forme d’inflation tres lente. Les deux phenomenes restent distincts par leurs echelles d’energie et leurs mecanismes.