(Phys.org)—Les physiciens ont découvert une conséquence surprenante d'un modèle largement supporté de l'univers primitif :selon le modèle, de minuscules perturbations cosmologiques ont produit des chocs dans le fluide radiatif une fraction de seconde seulement après le big bang. Ces chocs se seraient heurtés les uns aux autres pour générer des ondes gravitationnelles suffisamment grandes pour être détectées par les détecteurs d'ondes gravitationnelles d'aujourd'hui.

Les physiciens, Ue-Li Pen à l'Institut canadien d'astrophysique théorique à Toronto, et Neil Turok du Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo, ont publié un article sur les chocs dans l'univers primitif et leurs conséquences dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

Comme l'expliquent les scientifiques, le modèle le plus largement supporté de l'univers primitif est celui avec un fond dominé par le rayonnement qui est presque parfaitement homogène, à part quelques petites vagues, ou perturbations, dans le rayonnement.

Dans la nouvelle étude, Pen et Turok ont ​​théoriquement montré que certains de ces petites perturbations, qui sont des ondes de faible amplitude, aurait pointé pour former des ondes de grande amplitude, ou des chocs. Ces chocs ne se seraient formés qu'à des températures très élevées, comme celles qui se produisent immédiatement après le big bang.

Les physiciens ont également montré que, lorsque deux chocs ou plus entrent en collision, ils génèrent des ondes gravitationnelles.

Les résultats suggèrent que les chocs de collision et la fusion des trous noirs, comme ceux détectés plus tôt cette année par l'expérience LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), contribuent au bruit de fond des ondes gravitationnelles. Certains chercheurs ont déjà émis l'hypothèse que les trous noirs en fusion pourraient s'être formés à partir des mêmes perturbations qui ont créé les chocs et, plus loin, que des trous noirs de cette taille pourraient constituer la matière noire de notre galaxie.

Cependant, il serait possible de faire la distinction entre la fusion des trous noirs et les chocs en collision car les ondes gravitationnelles émises par les chocs seraient détectées à des fréquences bien plus basses aujourd'hui puisque la longueur d'onde aurait été étirée par l'expansion de l'univers. Aujourd'hui les ondes gravitationnelles des chocs auraient des fréquences de 3 nHz, contrairement au régime 100 Hz dans lequel fonctionne actuellement l'expérience LIGO.

Sur la base de leur analyse, les scientifiques pensent que les détecteurs d'ondes gravitationnelles actuels et futurs seront capables de détecter les fréquences des ondes gravitationnelles émises par les chocs. Ces fréquences correspondent à des temps d'émission d'environ 10 ^-4 à 10 ^-30 secondes après le big bang.

Une autre conséquence intéressante des chocs dans l'univers primitif est que leurs interactions auraient provoqué la rotation du fluide de rayonnement environnant, générer du tourbillon. Cela signifie que les chocs dans l'univers primitif auraient généré de l'entropie dans un fluide de rayonnement par ailleurs parfait, dans lequel normalement l'entropie ne peut pas augmenter.

La possibilité que des chocs dans l'univers primitif aient pu générer des ondes gravitationnelles, tourbillon, et l'entropie pourrait aider les scientifiques à résoudre certaines des énigmes les plus déroutantes de l'univers primitif, comme pourquoi l'univers a plus de matière que d'antimatière (le problème de la baryogenèse), ainsi que les origines des champs magnétiques qui sont observés dans de nombreux objets astrophysiques.