Les résultats de la simulation montrent la croissance de minuscules, structures extrêmement denses très peu de temps après la phase d'inflation du tout premier univers. Entre les états initial et final de la simulation (respectivement en haut à gauche et à droite), la surface indiquée s'est étendue à dix millions de fois son volume initial, mais est encore plusieurs fois plus petit que l'intérieur d'un proton. La touffe agrandie en bas à gauche aurait une masse d'environ 20 kg. Crédit :Jens Niemeyer, Université de Göttingen
Les tout premiers instants de l'Univers peuvent être reconstruits mathématiquement même s'ils ne peuvent pas être observés directement. Des physiciens des universités de Göttingen et d'Auckland (Nouvelle-Zélande) ont considérablement amélioré la capacité des simulations informatiques complexes à décrire cette première époque. Ils ont découvert qu'un réseau complexe de structures peut se former dans le premier trillionième de seconde après le Big Bang. Le comportement de ces objets imite la distribution des galaxies dans l'Univers d'aujourd'hui. Contrairement à aujourd'hui, cependant, ces structures primordiales sont microscopiquement petites. Les amas typiques ont des masses de quelques grammes seulement et s'intègrent dans des volumes beaucoup plus petits que les particules élémentaires actuelles. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Examen physique D .
Les chercheurs ont pu observer le développement de régions de densité plus élevée qui sont maintenues ensemble par leur propre gravité. "L'espace physique représenté par notre simulation tiendrait dans un seul proton un million de fois, " dit le professeur Jens Niemeyer, chef du groupe de cosmologie astrophysique à l'université de Göttingen. "C'est probablement la plus grande simulation de la plus petite zone de l'Univers qui a été réalisée jusqu'à présent." Ces simulations permettent de calculer des prédictions plus précises des propriétés de ces vestiges dès les origines de l'Univers.
Bien que les structures simulées par ordinateur soient de très courte durée et finissent par se « vaporiser » en particules élémentaires standard, des traces de cette phase extrêmement précoce pourraient être détectables dans des expériences futures. « La formation de telles structures, ainsi que leurs mouvements et interactions, doit avoir généré un bruit de fond d'ondes gravitationnelles, " dit Benedikt Eggemeier, un doctorat étudiant dans le groupe de Niemeyer et premier auteur de l'étude. "Avec l'aide de nos simulations, nous pouvons calculer la force de ce signal d'onde gravitationnelle, qui pourrait être mesurable à l'avenir."
Il est également concevable que de minuscules trous noirs puissent se former si ces structures subissent un effondrement incontrôlable. Si cela se produit, ils pourraient avoir des conséquences observables aujourd'hui, ou font partie de la mystérieuse matière noire de l'Univers. "D'autre part, " dit le professeur Easther, "Si les simulations prédisent la formation de trous noirs, et on ne les voit pas, alors nous aurons trouvé une nouvelle façon de tester des modèles de l'univers infantile."
