L’équation d’Einstein définit un espace-temps à l’équilibre
L’équation d’Einstein dérivant du principe extrémal (principe de moindre action) définit un espace-temps réputé stable (à l’équilibre) où les éléments de matière énergie suivent des géodésiques. Par exemple, en cosmologie, dans un univers constitué de matière (poussière), chaque grain de cette poussière suit une géodésique, différente de celle des autres, de l’espace-temps.
Un tel système ne devrait pas émettre d’ondes gravitationnelles, puisque ce rayonnement, comme nous l’avons signalé dans la page traitant de l’inertie de l’univers, (L’inertie de l’univers, principe de Mach, théorie de Brans & Dicke 16/04/22) est une réaction de type « inertielle » à une perturbation (par un processus autre que la gravitation) de cet équilibre. Si l’équilibre est conservé, pas d’ondes gravitationnelles!
L’expérience montre la présence d’ondes gravitationnelles
Ces ondes gravitationnelles sont la manifestation de la présence d’un processus de perturbation, non pris en compte dans l’équation d’Einstein.
En effet ces ondes gravitationnelles, réaction inertielle de tout l’univers à une perturbation, sont caractéristiques de l’évolution de l’univers vers un nouvel état d’équilibre, tenant compte de cette perturbation, lorsque ces ondes auront. atteint tous les points-événements de l’espace-temps. Rappelons que l’état d’équilibre étant global à l’univers, suite à une perturbation, même minime, c’est l’univers entier qui est concerné et qui doit se reconfigurer dans sa totalité.
D’où le fait que cette inertie est énorme (c’est celle de l’univers entier) comme en atteste la « rigidité » de l’univers (k.c4/G) qui est présente dans l’équation donnant l’amplitude des ondes gravitationnelles
C’est en cela qu’on peut parler d’inertie de l’univers (la résistance d’un état d’équilibre à un changement vers un autre).
Ce processus, qui est transitoire (passage d’un état d’équilibre à un autre, sous l’action de cette perturbation), cesse lorsque le nouvel état d’équilibre est atteint : En termes d’information et de causalité, l’information sur la perturbation a été communiquée à tout l’univers par les ondes gravitationnelles, ce qui a permis la nouvelle configuration stable.
Les fluctuations quantiques, qui ont donné lieu (via la phase inflationnaire) au spectre de puissance du Rayonnement de Fond Cosmologique (RFC) sont la source d’une multitude de perturbations primordiales qui vont perdurer et s’amplifier du moins pendant une partie de la dynamique de l’univers.
Ceci illustre comment un état d’équilibre imposé par l’équation d’Einstein a été malmené.
En fait, cette multitude d’instabilités produit un univers non pas homogène et isotrope mais d’une structure de type « éponge » à grande échelle. La matière se concentre le long de filaments laissant des grands vides entre eux.
La stabilité de l’univers est compromise
Donc considérer l’univers comme stable, comme l’équation d’Einstein le définit, est une approximation au premier ordre qui peut se révéler sérieusement mise en cause, par le caractère amplificateur de ces perturbations par la gravitation, par exemple l’effondrement en trous noirs.
Nous n’avons considéré que les fluctuations quantiques primordiales qui ont joué un rôle structurel (formation des grandes structures et de leurs composantes), mais il est possible que d’autres interactions perturbatrices, non gravitationnelles, certaines ne pouvant plus être présentes aujourd’hui, aient exercées également une influence.
L’accélération de l’expansion permettra-t-elle d’atteindre un équilibre?
La dilution de la matière-énergie, comme l’a fait l’inflation pour annuler la courbure de l’espace, permettra t-elle d’atteindre un nouvel état d’équilibre?
Aujourd’hui, l’expansion n’est pas suffisamment importante pour prendre le dessus sur la gravitation qui lie les galaxies dans les amas et à fortiori les composants de ces galaxies(étoiles, gaz, ..), mais, dans un futur lointain, on prédit que cette expansion sera telle que même les atomes, voire leur noyau, sera déchiré. Alors un nouvel état d’équilibre « stérile, glacial et sinistre » pourrait en résulter, à moins que, d’ici là, d’autres découvertes viennent infirmer ces hypothèses.