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Fins de l'Univers

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Représentation du Big Bang au cours du temps.

Les différentes fins de l'Univers sont les différentes théories liées à une hypothétique « mort » de notre univers, ou, tout du moins, à la fin de son contenu.

En considérant le Big Bang, cette famille de modèles qui décrivent le passé de notre univers (chaud et compact) ainsi que sa fulgurante expansion pour arriver à ce qu’il est aujourd’hui, nous sommes en droit de nous demander, un tel passé1 tend vers quel futur ?

Dans cette page, nous présenterons les théories les plus probables sur le futur de notre univers. Les modèles cosmologiques qui seront présentés sont théorisés dans un univers issu d’un Big Bang qui aurait eu lieu il y a 13.8 milliards d’années.

Tout d’abord nous parlerons du modèle qui fut un temps le plus accepté par la communauté scientifique : le Big Rip (le grand déchirement) qui voyant que notre univers se dilate, propose que cette dilatation amène à un « déchirement » de la matière où une dislocation. Par la suite nous aborderons un modèle moins fataliste, le Big Bounce qui lui propose que l’expansion de notre univers atteigne une certaine limite à partir de laquelle il commencera à se rétracter jusqu’à revenir à son état initial, cette singularité qui précédait le Big Bang. Mais, avant d’aborder le Big Bounce, il convient de parler du Big Crunch afin de poser de bonnes bases, ce modèle propose de décrire comment et par quels biais l’univers se rétracterait. Enfin, le modèle sur lequel s'accordent le plus les scientifiques actuellement est le Big Freeze, qui propose non pas une disparition de l'Univers, mais une « mort thermique et physique ».

Le Big Rip : un univers qui se déchire[modifier | modifier le wikicode]

Pour quelles raisons notre univers se déchirerait-il ? Comment cela se déroulerait-il ? Pour que ce modèle soit « viable », que cette prédiction de la fin de notre univers soit possible, nous devons introduire l’énergie noire2

L’énergie noire (accélération de l'expansion de l'Univers)[modifier | modifier le wikicode]

Vers la fin du XXe siècle, nos observations3 de l’expansion de l'Univers laissent à penser que cette dernière accélère. Autrement dit lorsque l’on observe nos galaxies qui s’éloignent du fait de cette expansion, nous voyons qu’au cours du temps ces dernières s’éloignent de plus en plus vite. Pour expliquer ce phénomène, nous avons introduit dans nos modèles l’énergie noire, pour le moment théorique, ce terme désignerait non pas une énergie mais de la masse qui appliquerait une force gravitationnelle non pas attractive, comme nous la connaissons, mais ici qui repousse les objets. Une autre de ses caractéristiques est que lorsque la densité de l’univers diminue, la densité de l’énergie noire augmente. En d’autres termes plus l’univers s’étale plus l’énergie noire est présente en quantité.

Chronologie du Big Rip[modifier | modifier le wikicode]

En bref depuis le Big Bang notre univers est en expansion et cette expansion accélère. Ce que nous dit le Big Rip c’est que ce phénomène est dû à une augmentation de la densité de l’énergie noire et que cette augmentation ne s’arrêtera pas, ce qui amènera notre univers à se dilater au point que toute la matière qui la compose se retrouvera déchirée. R.I.P. (Rest In Peace) comme un univers mort écartelé par l’énergie noire.

Représentation du Big Rip. Tous les objets sont "déchirés" avec le temps par l'énergie noire.

À titre d’exemple, si on se trouvait à quelques millions d’années du Big Rip, voici ce qui se passerait chronologiquement :

Observation récente[modifier | modifier le wikicode]

En 2017, une équipe internationale de chercheur (Holicow) ont relevé que l’expansion de l’univers s’agrandit de 6% de plus que les estimations initiales. La question qui en découlerait est la suivante : Est-ce l’énergie noire qui est ici à l’œuvre et est-ce que cette observation4 confirmerait que le Big Rip aura bien lieu ?


Le Big Crunch : un univers qui se contracte[modifier | modifier le wikicode]

Contrairement au Big Rip, dans ce scénario, l’univers ne va pas se “déchirer” il va se “contracter” jusqu’à revenir à un état similaire à celui lors du Big Bang. Toutes les structures présentes dans l’univers (galaxies, étoiles, planètes, nébuleuses et même les trous noirs) vont se rapprocher les unes des autres et vont finir par s’écraser entre elles sous l’effet de la gravité. C’est en quelque sorte « l’inverse » du Big Bang. L’expansion n’existe plus. Elle est remplacée par une « contraction ».

L’énergie noire diminue[modifier | modifier le wikicode]

Dans ce scénario, l’énergie noire diminue et la densité de l'univers augmente pour dépasser la densité critique de l'univers5 De ce fait contrairement au Big Rip, il n’y a plus d’accélération de l’expansion de l'Univers. Il se joue alors un combat entre la gravité et l’énergie noire.

Le combat entre la gravité et l’énergie noire[modifier | modifier le wikicode]

Un face à face éclate : la gravité contre l’énergie noire. La gravité attire les objets massifs entre eux alors que l’énergie noire fait tout le contraire, elle repousse ces objets et fait en sorte qu’ils s’éloignent. Le vainqueur ? La gravité. L’énergie noire devient trop faible pour compenser la gravité. L’univers entre alors dans une phase de « contraction ». Il s’effondre sur lui-même. C’est le Big Crunch (anglais pour « Grand Craquement »). On peut également l’appeler « Gnab Gib » (« Big Bang » à l’envers).

Conséquences possibles[modifier | modifier le wikicode]

Que l’on se rassure tout de suite, le Big Crunch reste très peu probable. De plus, tout comme le Big Rip, ce scénario n’aurait lieu que dans des dizaines de milliards d’années. La Terre aura déjà été engloutie par le Soleil. Mais on peut tout de même s’interroger et imaginer quelques conséquences liées au Big Crunch (ceci est purement spéculatif) :

  • Si la flèche du temps est liée à l’expansion de l'Univers (le temps s’écoule du passé vers le futur car l’entropie due à l’expansion de l'Univers augmente) et que cette expansion s’inverse et devienne une « contraction » alors la flèche du temps pourrait elle-même s'inverser6.
  • Une autre conséquence directe due au Big Crunch, est que comme pour le Big Bang, l’univers va devenir plus petit qu’un atome et avoir une température gigantesque. Il redeviendrait alors un « bébé Univers » chaud et compact.

Le Big Bounce : un univers qui rebondit[modifier | modifier le wikicode]

Le Big Bounce (anglais pour « Grand Rebond ») serait un « rebond » de l’univers sur lui-même. Une fois que le Big Crunch a eu lieu et que l’univers est devenu plus petit qu’un atome, il retourne dans une phase d’expansion brutale. Il s’agit de nouveau d’un Big Bang.

Du Big Crunch au Big Bang[modifier | modifier le wikicode]

Le concept même de Big Bounce repose sur le principe d’un Big Crunch suivi d’un Big Bang. La densité de l’univers aurait une limite. Comme sa densité ne pourrait continuer de diminuer, elle s’inverserait pour augmenter de façon brutale. On obtient une expansion de l'Univers, c’est-à-dire un Big Bang. L’univers pourrait alors osciller entre un Big Bang et Big Crunch.

L’univers pourrait être cyclique, alternant éternellement entre un Big Crunch et un Big Bang. Les concepts de passé et de futur de l’univers n’auraient alors plus de sens puisque le passé deviendrait le futur et le futur deviendrait le passé. C’est pourquoi ce type d’univers est dit « univers Phénix » : il renaît de ses cendres tel un phénix.

“Le Temps est l’image mobile de l’éternité immobile.” Platon

Le Big Freeze[modifier | modifier le wikicode]

Le Big Freeze serait une autre mort possible de l'Univers. Généralement admise par de nombreux scientifiques, cette théorie affirme que l'Univers, du fait de son expansion, n'aurait plus la capacité à long terme de maintenir sa température et les étoiles, une à une, s'éteindraient. À terme, la température de l'Univers atteindrait le zéro absolu.

Causes physiques[modifier | modifier le wikicode]

Cette théorie s'appuie sur les modèles de futurs lointains les plus probables selon la communauté scientifique.

  • Entre 1 et 100 billions  d'années (1012 ans), les nuages de gaz dans lesquels naissent les étoiles disparaissent. En effet, les gaz de ces « pouponnières d'étoiles » ne se renouvellent pas avec le temps ; ainsi arrive le stade où les étoiles ne peuvent plus naître. Celles déjà nées sont condamnées à mourir comme toutes les étoiles, et aucun renouvellement n'est possible.
  • Dans 120 billions d'années, les dernières étoiles s'éteignent. L'Univers est d'un noir d'encre et sa température chute : elle atteint les 5 Kelvin, ce qui équivaut à moins de -270 °C.
  • Après cela, sur des durées inconcevables, deux scénarii sont possibles : le proton disparaît ou non. S'il disparaît, toute la matière disparaît avec lui. Sinon, la matière se transformera de nombreuses fois avant de disparaître aussi. Dans les deux cas, l'absence de matière dans tout l'Univers sera définitive : plus rien ne se passera jamais. La température finira par atteindre le zéro absolu, la température du vide complet. C'est le Big Freeze. Selon les scénarii évoqués plus haut, cela devrait se produire dans plus ou moins longtemps (10100 ans si le proton disparaît, 1010120 ans s'il survit jusqu'à ce que la matière disparaisse d'elle-même).

Cependant, pour les optimistes, une théorie affirme que, quand l'Univers sera âgé du nombre inimaginable de 10101056 ans, pour des raisons physiques, un nouveau Big Bang se produira.

Voir aussi[modifier | modifier le wikicode]

Sources[modifier | modifier le wikicode]

Notes[modifier | modifier le wikicode]

  1. ↑ Il est important de savoir que le Big Bang ne décrit pas l'instant initial de l'univers ni une explosion qui serait à l'origine de notre univers. D'ailleurs, on a souvent tendance à s'imaginer l'Univers du Big Bang comme étant très petit et dense ; or, si l'Univers est actuellement infini, il l'était déjà au commencement, donc au Big Bang. Il était simplement d'une infinité beaucoup plus petite que son infinité d'aujourd'hui. Voir aussi la foire aux questions (en anglais) : https://map.gsfc.nasa.gov/site/faq.html
  2. ↑ A ce jour, nous savons peu de choses sur la nature de l'énergie noire mais celle-ci représenterait environ 68% de notre univers. Voir (en anglais): https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy
  3. ↑ Un groupe international d’astronomes en 2006 (High-Z SN & the Supernovae Cosmology Project) en observant plusieurs supernovæ (implosion d’une étoile en fin de vie) à des distances différentes, ont pu déterminer que l’expansion de l’univers est en pleine accélération. Voir : https://www.cfa.harvard.edu/supernova/HighZ.html
  4. ↑ Voir pour plus d'informations à ce sujet : https://www.letemps.ch/sciences/univers-setend-plus-vite-prevu-faute-lenergie-noire
  5. ↑ La densité critique de l'univers est la densité minimale qui permet à l'univers de ne pas rester en expansion pour toujours. Voir (en anglais) : http://sci.esa.int/education/35775-cosmology/?fbodylongid=1710
  6. ↑ Une étude récente (2017) montre qu'il est possible d'inverser la flèche du temps en utilisant des corrélations quantiques. "Reversing the thermodynamic arrow of time using quantum correlations" Kaonan Micadei, John P. S. Peterson, Alexandre M. Souza, Roberto S. Sarthour, Ivan S. Oliveira, Gabriel T. Landi, Tiago B. Batalhão, Roberto M. Serra, Eric Lutz
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