Chapitre 10. Théorie relativiste de l’expansion de l’Univers

L’Univers, pris comme un tout, est soumis à la loi de la gravitation universelle, chaque partie de lui-même exerçant sa gravitation sur les autres parties, quelles qu’elles soient proches ou très lointaines. Se propageant comme la lumière à une vitesse finie, ceux des signaux gravitationnels de sources très lointaines qui contribuent à la gravitation locale, ici et maintenant, ont été émis il y a fort longtemps. C’est pourquoi la théorie newtonienne, qui suppose une interaction à distance immédiate, est par principe inadéquate pour décrire la dynamique globale de l’Univers sous l’effet de sa propre gravitation. En supposant cependant que l’Univers, quoiqu’il evolue dans le temps, reste toujours homogène (une notion précisée à la section 10.2.1) et en faisant l’hypothèse que la matière est la seule source de sa gravitation, il reste néanmoins possible de calculer sur la base de la mécanique newtonienne l’évolution d’une très petite bulle sphérique de matière au sein du fluide universel. L’hypothèse d’homogénéité permet ensuite d’affirmer que l’évolution de la densité de matière dans cette petite bulle est représentative de son évolution partout ailleurs. Les résultats ainsi obtenus sont identiques, dans le cas particulier d’une constante cosmologique nulle, à ceux auxquels conduit le calcul général relativiste présenté plus loin. Nous savons cependant depuis quelques années que la constante cosmologique influe fortement sur l’expansion universelle (chapitre 11). C’est pourquoi ce calcul local newtonien ne sera pas développé ici…