Un coureur qui, au milieu de la course, se met soudain à marcher — ni plus vite ni plus lentement, mais à un rythme constant. C'est un peu ce qui aurait pu arriver à l'Univers lui-même, peu après le Big Bang. Cette phase a été baptisée « stase », du grec signifiant « arrêt ». En 2022, l'équipe de Georges Lemaître (oui, celui-là même qui a le premier décrit l'expansion de l'Univers) a montré qu'une telle pause est théoriquement possible : l'expansion se fige temporairement, et l'équation d'état — la grandeur qui décrit à quel point le milieu cosmique se comporte de manière « rigide » — reste constante.
Dans cette nouvelle étude, les physiciens montrent que si la stase a eu lieu, elle doit avoir laissé une trace dans les ondes gravitationnelles — ces oscillations de l'espace lui-même, nées lors de l'inflation (l'expansion ultra-rapide) juste après le Big Bang. Cette trace s'est avérée étonnamment simple. Tous les détails microscopiques de l'époque s'effacent, et il ne reste qu'un spectre — la répartition de l'intensité des ondes en fonction de la fréquence — qui se décrit par un motif à seulement deux paramètres : cette fameuse équation d'état constante et la durée de la pause.
Le motif prédit deux mesures indépendantes : la pente du spectre dans la gamme de fréquences correspondant à la stase, et le saut d'amplitude aux limites de cette gamme. En éliminant l'équation d'état, on obtient une courbe — une ligne de cohérence — sur laquelle les données doivent se situer si la pause à équation d'état constante a réellement eu lieu. Si les futures mesures donnent un point hors de cette courbe, l'hypothèse de la stase avec équation d'état constante sera réfutée — et cela sans même avoir besoin de savoir au préalable quelle était cette équation d'état.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2607.03537
Proposed in 2022 by Dienes et al., stasis is a dynamical fixed point in the early universe in which the equation of state, $$w_s$$, is fixed at a constant value. In this study we show that the inflationary gravitational wave imprint of any stasis epoch is captured by a closed-form spectral template controlled by two physical inputs, the equation of state $$w_s$$ and the stasis duration $$\Delta N_\mathrm{stasis}$$, that applies uniformly across every microphysical realization. The template presented here yields two independently measurable observables, the spectral tilt of the spectra in the stasis band, $$\alpha(w_s)$$ and the amplitude step $$C^2(w_s)$$ at the beginning and end of the stasis band. Eliminating $$w_s$$ gives a one-parameter consistency curve $$C^2 = C^2(\alpha)$$ on which the data must lie if the underlying cosmology is any constant-$$w$$ era. This makes the spectrum falsifiable without knowing $$w_s$$ in advance: a measured $$(\alpha, C^2)$$ pair either lands on the curve or rules out the constant-$$w$$ class. We show that BBO and DECIGO can resolve the perpendicular displacement from the consistency curve to $$\sigma_\perp \simeq 1.5\times10^{-5}$$ at a tensor-to-scalar ratio, $$r = 0.01$$, four orders of magnitude below the curve's range in $$C^2$$ meaning that any off-curve deviation is detectable across a broad range of allowed $$r$$ values.
Le terme « stase » vient de la médecine, où il désigne la stagnation du sang, et de la biologie, où il décrit un arrêt prolongé de l'évolution d'une espèce. En cosmologie, il a pris un nouveau sens : un arrêt temporaire dans le changement des propriétés de l'Univers en expansion.
Dans le roman d'Isaac Asimov « La Fin de l'éternité », les héros manipulent le temps en créant des « champs de stase » à l'intérieur desquels le temps s'arrête — un peu comme dans cette époque cosmologique où l'expansion elle-même se fige.