Résumé
Ce cours décrit le problème aigu de la formation des structures dans un univers en expansion. L’effondrement gravitationnel est très lent, et pourtant les fluctuations initiales de densité extrêmement faibles. Le contraste de densité se développe comme le facteur d’expansion, dans le référentiel comobile. En l’absence de matière noire exotique, l’effondrement ne peut commencer que lorsque la température de l’univers descend en dessous de 3000K, que le plasma se recombine en atomes d’hydrogène, pour que les baryons soient découplés des photons, qui par leur pression empêchent tout effondrement. Alors les contrastes de densité ne pourront jamais approcher 1, et l’univers ne devrait pas être structuré en galaxies et amas aujourd’hui. La matière noire est vraiment la clef de la formation des galaxies, et doit être formée de particules qui se découplent très tôt, à l’époque d’équivalence entre matière et rayonnement, car ces particules n’interagissent pas avec les photons. Les fluctuations primordiales seraient dues à l’inflation, qui est aussi une théorie nécessaire pour résoudre le problème de platitude de l’univers, et le problème de l’horizon : comment se fait-il que le rayonnement cosmologique à 3K soit homogène et isotrope à 10-5 près dans tout l’univers observable aujourd’hui, alors qu’il contient une grande quantité d’horizons à l’époque d’émission, donc des régions non causalement connectées ?
