Une pâte à cake figée est parsemée de minuscules raisins secs. Si la pâte est homogène, tous les raisins gonfleront de la même manière, et le cake sera régulier. Mais si la pâte contient des grumeaux — certaines zones plus sucrées, d'autres plus fades — alors les raisins se répartiront de manière inégale : il y en aura beaucoup à certains endroits, et peu à d'autres. De la même manière, dans les premiers instants après le Big Bang, de minuscules inhomogénéités dans les différentes « sortes » de matière — matière noire, atomes ordinaires, neutrinos — ont pu dessiner le motif des futures galaxies. Ces inhomogénéités sont appelées perturbations d'isocourbure : la densité globale ne change presque pas, mais les proportions des ingrédients varient légèrement d'un endroit à l'autre.
Pendant longtemps, les astronomes n'ont étudié ces perturbations qu'à travers les plus grandes touches — la carte du rayonnement fossile (la lumière provenant du plasma chaud, 380 000 ans après le Big Bang) et les ondes sonores dans la distribution des galaxies. Mais entre ces échelles gigantesques et la taille des galaxies individuelles, il y avait un vide béant. Les auteurs de la nouvelle étude l'ont comblé en utilisant la luminosité ultraviolette des galaxies lointaines — c'est-à-dire leur éclat en ultraviolet. Cette lumière est produite par de jeunes étoiles chaudes, et plus nous voyons de galaxies de cette luminosité à différentes distances, plus nous pouvons déterminer précisément comment la matière s'est agglomérée dans l'Univers primordial. Les données ont été collectées par les télescopes spatiaux Hubble et James Webb, qui ont observé une époque où l'âge de l'Univers ne représentait que quelques pour cent de son âge actuel.
Le résultat s'est avéré rigoureux mais sans drame : aucun grumeau caché qui aurait bouleversé nos conceptions n'a été détecté. En revanche, il a été possible de construire des « enveloppes » — des régions dans l'espace des nombres d'onde où peuvent se situer les niveaux admissibles de perturbations. Ces limites dépendent à peine de la forme mathématique utilisée pour décrire le spectre des perturbations — qu'il s'agisse d'une fonction en escalier ou d'une fonction puissance à variation lente. En d'autres termes, la pâte du cake cosmique s'est avérée étonnamment homogène à toutes les échelles testées, de la cuillère à la casserole. Et si de minuscules grumeaux s'y cachent, ils sont si petits qu'ils échappent encore aux instruments les plus perçants.
La luminosité ultraviolette des galaxies est si sensible aux premières étoiles qu'un léger excès de matière noire dans l'Univers primordial ferait briller les galaxies plus intensément — et nous le remarquerions comme une distorsion dans les comptages.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, les extraterrestres ont intégré un message dans les propriétés les plus fondamentales de l'Univers — un peu comme les astronomes cherchent des indices d'une physique inconnue dans les fines ondulations de l'Univers primordial.