Il y a 13,8 milliards d’années, l’Univers venait de naître. Dans ses premiers instants, il s’est dilaté à une vitesse incroyable. Cette période a été nommée inflation (expansion ultra-rapide). L’idée a été proposée par Alan Guth. Les secousses quantiques de l’espace se sont étirées et transformées en ondulations — les ondes gravitationnelles. Leur existence avait été prédite par Einstein. Ces ondes évoquent la musique d’une valse cosmique. Mais cette valse a une étrangeté : le tour à droite était interdit. Tous les mouvements allaient uniquement vers la gauche.
Une équipe dirigée par Ilaria Caporali a modélisé comment les futurs détecteurs — le Télescope Einstein et l’Explorateur cosmique — pourront capter cette danse. Ces instruments sont des interféromètres (dispositifs mesurant des décalages par faisceau laser) dotés de bras de 15 et 40 kilomètres. Ils capturent le fond stochastique — un mélange d’ondes provenant de toutes les directions. Il s’avère qu’à des fréquences supérieures à 50 hertz (un grondement grave, comme une basse), les ondes présentent une polarisation circulaire — elles sont principalement enroulées dans un seul sens. Cette violation de parité est une preuve directe de l’asymétrie de l’Univers primordial.
Cette même asymétrie a pu créer un excès de matière sur l’antimatière — sans cela, ni étoiles ni planètes n’auraient vu le jour. De plus, de fortes concentrations de matière ont pu s’effondrer en trous noirs primordiaux. Il se pourrait que ceux-ci constituent la matière noire — la masse invisible qui maintient la cohésion des galaxies. Les scientifiques ont eu recours à des simulations numériques et à l’inférence bayésienne (une méthode d’estimation des probabilités) pour montrer que les futurs détecteurs mesureront cette asymétrie avec une bonne précision.
Ainsi, après 13,8 milliards d’années, les détecteurs enregistreront enfin le tour interdit de la valse cosmique. Et cette musique expliquera les premiers pas de l’Univers.
Si l’énergie de ce fond gravitationnel était uniformément répartie, elle serait comparable à la lumière totale de toutes les étoiles. Mais elle est concentrée dans une bande de fréquences très étroite, inaccessible à nos oreilles.