Avant d'aborder la question de l'inflation, passons en revue le modèle dit "standard" du Big Bang. Au cours des 100 dernières années, plusieurs scénarios plausibles ont été avancés pour tenter d'expliquer l'origine et l'évolution de l'Univers de manière cohérente avec les observations disponibles. Jusqu'à tout récemment, ces observations "cosmologiques" étaient peu nombreuses:

1) L'expansion de l'Univers mesurée par le décalage spectral des galaxies vers le rouge (le "redshift").

2) L'abondance relative de l'hydrogène, du deutérium, de l'hélium et du lithium.

3) La répartition spatiale des galaxies normales et des galaxies actives (quasars, galaxies Seyfert, radio-galaxies).

4) Le rayonnement fossile cosmologique correspondant à la température moyenne de l'Univers, soit 2,73 kelvins.

De tous les modèles proposés, celui du Big Bang apparaît comme le plus adéquat. Il décrit de façon élégante l'évolution de l'Univers tout en expliquant les quatre observations cosmologiques citées plus haut.

Dans le modèle standard du Big Bang, l'Univers résulte de l'expansion d'un petit volume d'espace-temps dont la densité et la température initiales étaient extrêmement élevées. L'abaissement de la température a permis aux particules élémentaires (les quarks) de s'assembler pour former les protons et les neutrons. Après quelques minutes, les protons et les neutrons se associés pour créer les premiers éléments légers (deutérium, hélium, lithium) dans une phase de

nucléosynthèse primordiale. Quelques centaines de milliers d'années plus tard, les électrons se sont combinés aux noyaux atomiques pour former des atomes neutres. À partir de ce moment, le libre parcours moyen des photons est devenu suffisamment grand pour que l'on considère que l'Univers soit devenu transparent. Finalement, entre 400 millions et 1 milliard d'années plus tard, les premières galaxies et les premières étoiles sont apparues. Depuis, l'expansion de l'Univers se poursuit, sa température et sa densité diminuent toujours.

Au cours des trois dernières décennies, le perfectionnement des télescopes et des détecteurs a mené à des observations plus poussées des confins de l'Univers. Entre autres, les

nouveaux sondages profonds ont permis des mesures plus précises de la distance des galaxies, la construction de cartes détaillées de leur répartition dans l'espace, et une meilleure connaissance des propriétés géométriques et physiques de l'Univers.

On a ainsi découvert que la géométrie la plus adéquate pour décrire l'Univers est celle d'Euclide - celle que nous apprenons à l'école! En quelque sorte l'Univers n'est pas courbé comme un ballon mais plutôt plat comme une table! De plus, les mesures de la température moyenne de l'Univers montrent que celle-ci est extrêmement uniforme partout dans l'espace. L'Univers est donc très homogène et isotrope. La version standard du Big Bang ne peut malheureusement pas expliquer l'origine de ces propriétés ni les décrire correctement.

Une des solutions proposées pour réconcilier ces nouvelles données avec le modèle du Big Bang est d'y ajouter un ingrédient supplémentaire. Au début des années 1980, le cosmologiste Alan Guth a suggéré que le taux d'expansion de l'Univers a connu une courte période "inflationnaire" peu de temps après le Big Bang. Cette phase d'inflation aurait augmenté la taille de l'Univers par un facteur d'au moins 10 quadrilliards (1 suivi de 28 zéros) pendant le premier trillionième de seconde...! Ensuite, le taux d'expansion de l'Univers serait redevenu plus faible, proche de ce que nous mesurons actuellement.

Pendant plusieurs années, cette version inflationnaire du Big Bang est demeurée spéculative puisqu'il est très difficile d'obtenir des données d'observations des phases initiales de l'évolution de l'Univers.

Les choses ont commencé a changer récemment avec les données recueillies par le satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), un télescope sensible au rayonnement fossile micro-onde de l'Univers. Les premières observations, publiées il a près de trois ans, ont montré une image correspondant à l'état de l'Univers tel qu'il était environ 400,000 ans après sa naissance. L'image fournit une description détaillée de la répartition de la température (et par le fait même de la répartition de la matière) dans tout l'Univers à cet instant. Grâce à cette image, les chercheurs ont pu établir le contenu en matière ordinaire, matière sombre, et énergie sombre de l'Univers.

Les nouvelles données sont le résultat de trois années supplémentaires d'observations. Elles permettent de produire une carte des fluctuations de la polarisation de la lumière émise lorsque l'Univers est âgé de 400,000 ans. Ces fluctuations, de faible amplitude, sont un reflet de la phase d'inflation du premier trillionième de seconde. Elles représentent une des premières confirmations observables de cette phase primordiale.

Notre compréhension de l'histoire de l'Univers apparaît plus complète que jamais. Sur les 13.7 millards d'années de son évolution, seul le premier trillionième de seconde nous échappe encore...