Univers fractal
modèle de cosmologie
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En cosmologie, le modèle de l'univers fractal désigne un modèle cosmologique dont la structure et la répartition de la matière possèdent une dimension fractale, et ce, à plusieurs niveaux. De façon plus générale, il correspond à l'usage ou l'apparence de fractales dans l'étude de l'Univers et de la matière qui le compose.
Ce modèle présente certaines lacunes lorsqu'il est utilisé à de très grandes ou de très petites échelles[1].
Histoire
Les premières bribes sur la théorie d'un univers fractal naissent avec le mathématicien Benoît Mandelbrot. Dans son livre Les objets fractals: Forme, hasard et dimension paru en 1977, il mentionne que les galaxies possèdent une distribution fractale et fait une ébauche des propriétés d'une telle distribution[2].
Par la suite, en 1986, le physicien théoricien russe Andreï Linde écrit l'article Eternally Existing Self-Reproducing Chaotic Inflationary Universe paru dans le journal Physica Scripta (en) où il utilise les fractales pour expliquer sa vision de l'Univers[3]. L'année suivante, le professeur italien Luciano Pietronero publie une première modélisation des galaxies selon une distribution fractale dans un article paru dans le journal Physica A[4].
Au cours de la décennie suivante, des observations plus précises des structures à grandes échelles de l'Univers permettent d'affiner les modélisations, amenant Pietronero à consolider ses modélisations en tenant compte d'une dimension fractale de 2[5].
En 2008, D. Queiros-Conde publie un article[6] dans lequel il montre que la structure à grande échelle des galaxies est beaucoup mieux décrite par une dimension fractale dérivant de 0 à 3 pour une échelle d'environ 55 mégaparsec par heure (Mpc/h), ce qui permet, notamment, d'estimer un nombre de galaxies dans l'Univers en accord avec les mesures de Hubble.
En 2012, Scrimgeour et al. confirment que la répartition à grande échelle des galaxies est homogène au-delà d'environ 70 Mpc/h[7].
Théories
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L'article d'Andrei Linde évoque une théorie sur l'Univers décrite par l'évolution d'un champ scalaire créant des pics qui deviennent des points de nucléation qui amènent des parcelles d'espace en inflation à se développer en « bulles d'univers », rendant l'Univers fractal à très grande échelle[3].
À l'opposé, des théories comme la Causal dynamical triangulation (en) (CDT)[8] et la gravité quantique[9] proposent une dimension fractale à l'échelle microscopique, près de la longueur de Planck.
Dans la théorie de relativité d'échelle de Laurent Nottale, l'espace-temps possèderait un caractère fractal de dépendance d'échelle.
