Le Big Bang peut avoir été accompagné d’une ombre, « Dark » Big Bang qui a inondé notre cosmos de mystérieux matière noire, les cosmologistes ont proposé dans une nouvelle étude. Et nous pourrons peut-être voir les preuves de cet événement en étudiant les ondulations dans le tissu de l’espace-temps.

Après le Big Bangpensent la plupart des cosmologistes, l’univers a connu une période d’expansion rapide et remarquable dans ses premiers instants, connue sous le nom d’inflation. Personne ne sait ce qui a déclenché l’inflationmais il est nécessaire d’expliquer une variété d’observations, comme l’extrême planéité géométrique de l’univers à grande échelle.

L’inflation a vraisemblablement été entraînée par un champ quantique exotique, qui est une entité fondamentale qui imprègne tout l’espace-temps. À la fin de l’inflation, ce champ s’est désintégré en une pluie de particules et de radiations, déclenchant le « Hot Big Bang » que les physiciens associent communément au début de l’univers. Ces particules continueraient à fusionner dans les premiers atomes lorsque le cosmos avait environ 12 minutes et – des centaines de millions d’années plus tard – commenceraient à s’agglutiner en étoiles et galaxies.

Mais il y a un autre ingrédient dans le mélange cosmologique : matière noire. Encore une fois, les cosmologistes ne savent pas ce qu’est la matière noire, mais ils voient la preuve de son existence à travers son influence gravitationnelle sur la matière normale.

Dans les modèles les plus simples, la fin de l’inflation et le Hot Big Bang qui a suivi ont également inondé l’univers de matière noire, qui a évolué selon une trajectoire indépendante. Mais cette hypothèse est faite simplement pour des raisons de simplicité, ont proposé deux cosmologistes dans un article paru en février sur la base de données de préimpression arXiv (s’ouvre dans un nouvel onglet). Les scientifiques ne voient aucune preuve de l’existence de la matière noire jusqu’à bien plus tard dans l’évolution de l’univers, après que la substance insaisissable ait eu suffisamment de temps pour exercer une influence gravitationnelle, il n’est donc pas nécessaire qu’elle ait rempli l’univers dans le Hot Big Bang parallèlement à la normale. matière. De plus, comme la matière noire n’interagit pas avec la matière normale, elle aurait pu avoir son propre Big Bang « noir », selon les chercheurs.

Le Big Bang noir

Dans leur article, les chercheurs ont exploré à quoi ressemblerait un Dark Big Bang. Tout d’abord, ils ont émis l’hypothèse de l’existence d’un nouveau champ quantique – un soi-disant « champ noir », qui est nécessaire pour permettre à la matière noire de se former de manière totalement indépendante.

Dans ce nouveau scénario, le Dark Big Bang ne commence qu’après que l’inflation s’estompe et que l’univers se dilate et se refroidit suffisamment pour forcer le champ sombre dans sa propre transition de phase, où il se transforme en particules de matière noire.

Les chercheurs ont découvert que le Dark Big Bang devait obéir à certaines contraintes ; si trop tôt, il y aurait trop de matière noire aujourd’hui, et si trop tard, il y en aurait trop peu. Mais si le Dark Big Bang s’est produit alors que l’univers avait moins d’un mois, il pourrait être d’accord avec toutes les observations connues.

L’introduction d’un Dark Big Bang présente plusieurs avantages. Premièrement, cela correspond à ce que les scientifiques savent de la matière noire : si elle n’interagit pas avec la matière normale, il n’y a aucune raison pour qu’ils partagent une origine commune. Deuxièmement, cela permet aux chercheurs de créer des modèles de matière noire sans avoir à se soucier de la façon dont ils affecteront le comportement de la matière normale à des moments très précoces, ce qui donne aux scientifiques beaucoup plus de flexibilité dans la création de modèles.

Mais plus important encore, les chercheurs ont découvert qu’un Dark Big Bang produit une signature particulière dans les ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l’espace-temps qui clapotent encore autour de l’univers de nos jours. Cela signifie que la théorie pourrait un jour être testable.

Les chercheurs admettent que les expériences actuelles sur les ondes gravitationnelles n’ont pas la sensibilité nécessaire pour trouver des signatures du Dark Big Bang. Mais une autre sonde d’ondes gravitationnelles utilisant des distances à des pulsars lointains, connue sous le nom de Pulsar Timing Arrays comme le Expérience NANOGrav (s’ouvre dans un nouvel onglet)pourrait bien faire l’affaire.