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  • Extrême univers et gravité

Cercles dans le ciel

by Kurt Kleiner juin 16 / 16

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Cette gravure sur bois du milieu du 20e siècle, inspirée de mathématiques du 19e siècle, offre une illustration étonnamment juste des débuts possibles de l’Univers.

Selon la théorie inflationnaire de l’Univers, élaborée par des cosmologues, y compris le Boursier principal Andrei Linde (Université Stanford), l’Univers aurait connu une expansion exponentielle pendant une fraction de seconde après le Big Bang et cette expansion aurait ensuite ralenti pour former l’Univers plat et uniforme que nous connaissons aujourd’hui.

La théorie inflationnaire explique divers aspects de l’Univers, par exemple pourquoi la matière se regroupe en galaxies, mais on ne sait pas encore vraiment comment modéliser le phénomène de l’expansion. Linde et Renata Kallosh (Université Stanford), Boursière associée de l’ICRA, ont découvert qu’une catégorie de modèles concorde étroitement avec des données d’observation. Ces modèles, appelés attracteurs cosmologiques, ont aussi une relation mathématique profonde avec le modèle géométrique d’un plan hyperbolique appelé disque de Poincarré. L’une des meilleures représentations d’un disque de Poincarré est presque aussi belle et si  que la théorie inflationnaire elle-même – il s’agit de l’oeuvre Circle Limit IV de l’artiste M.C. Escher.

Escher, connu pour ses escaliers sans fin et autres illustrations hallucinantes, a créé la série de gravures sur bois Circle Limit, qui représente l’infini. Dans cette gravure-ci, des anneaux d’anges et de démons rapetissent à mesure qu’ils se déplacent du centre du cadre circulaire vers le pourtour, où tout devient encombré et infiniment petit. En fait, l’image a un effet de perspective : les anneaux sont tous de la même taille et semblent rapetisser avec la distorsion de l’espace.

Dans un article de recherche récent, Linde et Kallosh ont décrit comment un calcul basé sur la géométrie du disque de Poincarré représente l’amplitude des ondes gravitationnelles dans les modèles d’attracteurs cosmologiques.

« Voilà comment la conjugaison de la théorie inflationnaire, des mathématiques et de l’art a permis d’expliquer des données cosmologiques d’une façon plutôt inattendue », dit Linde.