Rappelez-vous comment vous pouviez une fois prendre un livre sur les trois premières minutes après le Big Bang et être étonné par le niveau de détail que l'observation et la théorie pouvaient fournir concernant ces premiers moments de l'univers. Ces jours-ci, l'accent est davantage mis sur ce qui s'est passé entre 1 × 10-36 et 1 × 10-32 de la première seconde alors que nous essayons de marier la théorie avec des observations plus détaillées du fond micro-ondes cosmique.
Environ 380 000 ans après le Big Bang, le premier univers est devenu frais et suffisamment diffus pour que la lumière se déplace sans entrave, ce qu’il a fait - emportant avec lui des informations sur la «surface de la dernière diffusion». Avant cette époque, les photons étaient continuellement absorbés et réémis (c'est-à-dire diffusés) par le plasma chaud et dense de l'univers antérieur - et ne se déplaçaient jamais vraiment sous forme de rayons lumineux.
Mais tout à coup, l'univers est devenu beaucoup moins encombré lorsqu'il s'est suffisamment refroidi pour que les électrons se combinent avec les noyaux pour former les premiers atomes. Ainsi, ce premier éclat de lumière, alors que l'univers devenait soudainement transparent au rayonnement, contenait des photons émis à ce moment assez singulier - car les circonstances permettant un tel éclat universel d'énergie ne se sont produites qu'une seule fois.
Avec l'expansion de l'univers sur 13,6 ans et un peu plus d'un milliard d'années, beaucoup de ces photons se sont probablement écrasés il y a longtemps, mais il en reste encore assez pour remplir le ciel d'une explosion d'énergie caractéristique qui aurait pu être autrefois de puissants rayons gamma mais a maintenant été étendu au micro-ondes. Néanmoins, il contient toujours la même «surface de dernière diffusion».
Les observations nous indiquent qu'à un certain niveau, le fond cosmique des micro-ondes est remarquablement isotrope. Cela a conduit à la théorie de l'inflation cosmique, où nous pensons qu'il y a eu une expansion exponentielle très précoce de l'univers microscopique à environ 1 × 10-36 de la première seconde - ce qui explique pourquoi tout semble si uniformément réparti.
Cependant, un examen attentif du fond cosmique des micro-ondes (CMB) montre un tout petit grumeau - ou anisotropie - comme le démontrent les données recueillies par la bien nommée Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).
Vraiment, la chose la plus remarquable à propos du CMB est son isotropie à grande échelle et trouver des anisotropies à grains fins n'est peut-être pas si surprenant. Cependant, ce sont des données et cela donne aux théoriciens quelque chose à partir duquel construire des modèles mathématiques sur le contenu de l'univers primitif.
Certains théoriciens parlent d'anomalies de moment quadripolaire CMB. L'idée quadripolaire est essentiellement une expression de la distribution de la densité d'énergie dans un volume sphérique - qui peut diffuser la lumière vers le haut ou vers l'arrière (ou des variations de ces quatre directions «polaires»). Un degré de déviation variable de la surface de la dernière diffusion fait alors allusion à des anisotropies dans le volume sphérique qui représente l'univers primitif.
Par exemple, disons qu'il était rempli de mini trous noirs (MBH)? Scardigli et al (voir ci-dessous) ont étudié mathématiquement trois scénarios, où juste avant l'inflation cosmique à 1 × 10-36 secondes: 1) le minuscule univers primitif était rempli d'une collection de MBH; 2) les mêmes MBH se sont évaporés immédiatement, créant plusieurs sources ponctuelles de rayonnement Hawking; ou 3) il n'y avait pas de MBH, conformément à la théorie conventionnelle.
Lorsqu'ils ont effectué les calculs, le scénario 1 correspond le mieux aux observations WMAP d'anisotropies anormales quadripolaires. Alors, hé - pourquoi pas? Un petit proto-univers rempli de mini trous noirs. C'est une autre option pour tester quand des données CMB de plus haute résolution arrivent de Planck ou d'autres futures missions à venir. Et en attendant, c'est du matériel pour un écrivain en astronomie qui cherche désespérément une histoire.
Lectures complémentaires: Scardigli, F., Gruber, C. et Chen (2010) Vestiges de trous noirs dans l'univers primitif.
