Une onde gravitationnelle primordiale est un type hypothétique d'onde gravitationnelle émise durant l'univers primordial, peu de temps après le Big Bang. Les ondes émises durant cette période seraient observables sous la forme d'un fond stochastique d'ondes gravitationnelles. Le modèle standard de la cosmologie ne prévoit pas l'émission de telles ondes ; leur détection représenterait ainsi une découverte importante.
Mécanisme Plusieurs phénomènes physiques de l'univers primordial sont susceptibles d'émettre des ondes gravitationnelles.
Transitions de phase Les théories actuelles sur l'univers jeune prévoient un passage par une ou plusieurs transitions de phases à l'échelle cosmique, marquant un changement de l'état global de l'univers alors que celui-ci refroidit. Si cette transition de phase est discontinue (« du premier ordre »), des ondes gravitationnelles peuvent être générées. En particulier, ce type de transition implique la formation de « bulles », dont la collision génère des ondes gravitationnelles. La nature exacte de la transition de phase, et donc du signal gravitationnel émis, dépend fortement du modèle considéré ; il existe un grand nombre de théories impliquant des transitions de phase du premier ordre.
Défauts topologiques Certaines théories prévoient la formation de défauts topologiques dans la structure de l'univers, en particulier des cordes cosmiques. Celles-ci proviennent de transitions de phase brisant la symétrie, quel que soit leur ordre (là où l'émission directe d'ondes gravitationnelles n'a lieu que pour celles du premier ordre). Ces cordes cosmiques représentent une vaste quantité d'énergie ; leur oscillation émettrait des ondes gravitationnelles. D'autres types de défauts, comme des murs ou des monopôles, pourraient également en émettre, mais les cordes cosmiques restent le candidat principal.
Perturbations scalaires Le phénomène d'inflation (caractérisé par une expansion extrêmement rapide de l'univers dans ses tout premiers instants) donne naissance à une structure à large échelle de la répartition de l'énergie dans l'univers, qualifiée de « perturbations scalaires ». Ces perturbations donnent naturellement naissance à des ondes gravitationnelles ; certains modèles d'inflation pourraient induire des ondes gravitationnelles à un niveau suffisant pour être détectable (cela implique cependant des phénomènes supplémentaires par rapport au scénario "de base", comme une transition de phase soudaine).
Inflation L'inflation peut aussi émettre des ondes gravitationnelles directement. Celles-ci sont a priori hors de portée de la détection directe ; elles pourraient cependant être observées via leur impact sur le fond diffus cosmologique.
Reheating Les modèles d'inflation prédisent généralement une phase de « réchauffage » (), durant laquelle l'énergie ayant généré l'inflation se convertit en formes plus standard d'énergie et de particules. Dans certains scénarios, cette phase peut résulter en émission d'ondes gravitationnelles ; c'est notamment le cas pour les modèles d'inflation « chaotique ».
Observations En , la revue Nature publie un article affirmant que BICEP2 a réalisé les premières observations de traces d'ondes gravitationnelles primordiales dans le signal observé du fond diffus cosmologique électromagnétique émis quelque 380 000 années après le Big Bang, ce qui conforte l'hypothèse selon laquelle l'Univers aurait connu une période inflationniste. C'est dans une carte de la polarisation de ce signal que ces traces d'ondes gravitationnelles primordiales ont été mises en évidence.
Les résultats publiés dans Nature ont cependant été remis en question par d'autres chercheurs. De nouveaux résultats, cette fois obtenus avec le satellite Planck, ont été publiés à l'automne 2014. En , il est déterminé que le signal observé n'était pas dû à des ondes gravitationnelles primordiales, mais plutôt à la polarisation par la poussière interstellaire présente à l'intérieur de la Voie lactéeCowen, Gravitational waves discovery now officially dead, Nature, 30 janvier 2015..
Notes et références
Voir aussi
Liens externes
BICEP2, « », en ligne ()
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