Notre Terre a beau être bien vaste, elle demeure quasiment insignifiante à l’échelle de l’univers. Celui-ci s’étend bien au-delà de ce que notre technologie nous permet d’observer, et bien des secrets demeurent cachés aux confins du cosmos. Et parmi ces questions brûlantes, il y en a une qui fascine les astrophysiciens depuis toujours : la forme de l’univers. S’agit-il d’une simple sphère, comme l’intuition pourrait le suggérer, ou la réalité est-elle plus complexe ? Récemment, des chercheurs français de l’Université de Lyon ont ajouté une nouvelle couche de complexité à ce gigantesque casse-tête. D’après eux, l’univers aurait en fait la forme d’un tore, plus connu sous le nom de donut, aux propriétés aussi intéressantes que déroutantes.
Le fond cosmologique diffus vend la mèche
Pour arriver à cette conclusion déjà envisagée par le passé, Thomas Buchert et une équipe d’astrophysiciens ont analysé l’un des phénomènes les plus anciens qui soient : le fond cosmologique diffus. Il s’agit des rayonnements résiduels datant du Big Bang, aux origines de notre monde; il est si intéressant pour de nombreuses raisons, mais dans ce cas précis, son intérêt est qu’il peut nous en dire long sur la forme de l’univers.
En effet, dans un espace infini, la théorie stipule que ces perturbations du fond cosmologique seraient visibles à toutes les échelles, de la plus restreinte à la plus large. Avec l’aide de la sonde WMAP de la NASA et du satellite Max Planck de l’ESA, les chercheurs ont donc scruté ce rayonnement pour le cartographier à différentes échelles. Et là, surprise : les relevés des chercheurs montrent que certaines longueurs d’ondes de ce rayonnement manquent à l’appel.
Ces résultats correspondent assez mal à ceux que l’on s’attend à trouver dans le modèle cosmologique standard, dans lequel l’univers est considéré comme infini. En revanche, ils ressemblent énormément aux modélisations réalisées avec un tore; cela suggère très fortement que l’univers serait bel et bien un donut en 3 dimensions. “La conclusion de notre papier est que le modèle de l’univers fini correspond bien mieux aux observations du fond cosmologique que le modèle de l’univers infini”, résume Thomas Buchert.
Un changement de modèle à prévoir ?
Cette affirmation pourrait avoir des implications de taille. Car d’après les différents modèles existants, un univers toroïdal serait non seulement fini, mais aussi bien plus petit qu’on ne le pensait; il serait à peine trois ou quatre fois plus grand que l’univers observable, contre plusieurs centaines pour la théorie en vigueur jusqu’à présent.
Cela voudrait aussi dire qu’à terme, l’univers finirait par “rebondir” pour s’écrouler sur lui-même, plutôt que de s’étirer indéfiniment. Autre conséquence potentielle de cette forme curieuse : l’univers pourrait théoriquement présenter ce que les mathématiciens et astrophysiciens appellent des mirages topologiques. Si un vaisseau spatial voyage dans une direction sans s’arrêter, il devrait finalement se retrouver à son point de départ… à condition de se déplacer au-delà de la vitesse d’expansion de l’univers, toutefois.
Si vous souhaitez approfondir la question fascinante mais extrêmement complexe de la topologie cosmique, cet excellente introduction de Jean-Pierre Luminet constitue une formidable porte d’entrée.
