Au tout début de l'Univers, lorsque tout l'espace était comprimé en un point, les lois de la physique cessent de fonctionner. Ce point est appelé singularité – un bord où nos équations perdent leur sens. Mais et si ce n'était pas une fin, mais un type particulier de frontière ?
Les auteurs de l'étude proposent de considérer la singularité comme une frontière libre. Habituellement, lorsqu'on résout des équations, on impose rigidement des conditions aux bords. Ici, on laisse la frontière « respirer » – elle trouve elle-même sa position à partir de l'exigence que l'action (une quantité clé en physique qui décrit la dynamique du système) soit minimale. Cette approche donne un résultat inattendu : parmi tous les scénarios possibles de l'Univers primordial, seuls les plus lisses et les plus ordonnés survivent.
Cela signifie que les modèles chaotiques et saccadés, comme les solutions de Kasner (où l'espace se contracte et s'étire par à-coups), sont écartés. À la place, il reste des espaces-temps conformément réguliers, y compris le modèle de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), bien connu des cosmologistes, qui est à la base de notre compréhension de l'Univers en expansion. Et surtout, toute petite perturbation – les germes des futures galaxies – doit se réfléchir sur la singularité, comme des vagues sur la paroi d'une piscine.
Ainsi naît une image élégante : la singularité n'est pas une impasse, mais un miroir qui fixe les règles du jeu pour tout ce qui a suivi.
Si l'on applique ces conditions à notre Univers, tout « son » du Big Bang – les ondes gravitationnelles – aurait dû se réfléchir, ne laissant aucune trace dans l'époque la plus reculée.