Quel sera le sort final de l’Univers ? Big Freeze, Big Crunch, Big Rip : les hypothèses les plus plausibles

La question de savoir si et comment l’Univers est destiné à disparaître est une question qui fait l’objet d’un fervent débat entre la science, la philosophie et la religion. Nous ne traiterons ici que de l’aspect scientifique. Selon les connaissances actuelles en physique et cosmologiela fin ultime de la nôtre Univers ce n’est pas encore bien compris. On peut cependant avancer quelques hypothèses concernant son destin. Par exemple, celui jugé le plus probable par la communauté scientifique est infini expansion de plus en plus froid que le cosmos, ce que les scientifiques appellent Grand gel. Au contraire, l’hypothèse de Gros craquement prédit que l’expansion prendra fin jusqu’à ce que le cosmos commence à se contracter, revenant vers une singularité finale semblable à celle qui, il y a 13,8 milliards d’années, a donné naissance à l’Univers. Big Bang. Enfin, il y a l’hypothèse de Grosse déchirurela « Grande Larme », décrite comme une expansion de plus en plus accélérée de l’espace-temps capable de démembrer et de désintégrer toute structure, même les plus microscopiques.

Un ingrédient fondamental pour comprendre la destinée ultime de l’Univers se cache derrière la compréhension de l’un des plus grands mystères de la physique actuelle : leénergie noirequi joue un rôle clé dans l’établissement du taux d’expansion cosmique et de son évolution dans le temps.

Le sort du cosmos étant une question scientifique de pointe, nous ne disposons pas de suffisamment de données pour le moment. quand l’Univers se terminera: les différentes hypothèses sont actuellement des conjectures qui peuvent varier considérablement en fonction du modèle mathématique ou physique particulier utilisé. Juste pour donner quelques chiffres, certains modèles proposent un Big Crunch entre “seulement” 16,7 milliards d’annéestandis que d’autres prédisent une vie de dix¹⁰⁰ années.

Le scénario le plus probable : le Big Freeze

Depuis quelques décennies, les cosmologues ont compris que l’Univers est dans une phase de expansion accélérée. L’entité physique – dont la nature est actuellement inconnue, et dont l’existence n’est même pas certaine – responsable de ce phénomène contre-intuitif est ce que les astronomes appellent énergie noire. Le fait que l’expansion cosmique s’accélère avec le temps signifie que les objets astronomiques lointains que nous observons avec les télescopes les plus puissants, comme Télescope spatial James Webb, s’éloignent les uns des autres et de nous avec toujours plus de rapidité. Chaque galaxie, chaque amas de galaxies, deviendra de plus en plus isolé de tous les autres, et l’Univers deviendra de plus en plus vide et plus froid.

Selon nos connaissances actuelles, si l’énergie noire reste constante dans le temps (c’est-à-dire si la quantité d’énergie par centimètre cube de volume dans l’univers reste toujours la même), rien n’empêchera l’expansion cosmique de se poursuivre à l’infini. Même les étoiles suffisamment proches pour être encore visibles disparaîtront progressivement de notre horizon, tandis que d’autres ne pourront plus se former. Pendant que tout cela se produit, l’univers se refroidit jusqu’à ce que l’entropie atteigne son maximum, empêchant ainsi tout phénomène de se produire. Cette « mort froide » s’appelle Grand gel (“Grand gel”) o mort thermique de l’univers.

Les derniers acteurs sur la scène de l’Univers seront très probablement les trous noirs, mais eux non plus ne vivront pas éternellement. Malgré leur nom, en fait, même les trous noirs ne sont pas complètement noirs mais émettent un faible rayonnement qui les mettra à disparaître bien plus longtemps que la vie actuelle de l’Univers. Les dernières lumières qui envahiront le cosmos pourraient paradoxalement être celles des objets les plus sombres qui l’ont peuplé.

Le scénario Big Rip : quand l’énergie noire augmente avec le temps

Comme nous savons encore peu de choses sur l’énergie noire, nous ne sommes pas sûrs que sa valeur soit constante. Pour le moment, nous ne pouvons pas exclure qu’elle augmente de plus en plus : cela conduirait à une accélération de l’expansion cosmique de manière toujours plus extrême, jusqu’à un scénario encore plus extrême : le Grosse déchirure“Grande larme”.

Selon cette hypothèse, même les objets qui, dans le scénario du Big Freeze, resteraient gravitationnellement liés (des amas de galaxies vers le bas, pour ainsi dire) seront tôt ou tard démembrés. Les galaxies se briseraient, les planètes s’éloigneraient de leurs étoiles mères, ainsi que les lunes de leurs planètes. Lentement, même les constituants ultimes de la matière, molécules et atomes, se désintégreraient, rendant l’Univers composé uniquement d’une « soupe » de plus en plus raréfiée de particules élémentaires et de photons.

The Big Crunch : l’Univers s’effondre sur lui-même

Certaines hypothèses mathématiques sur la nature de l’énergie noire sont en revanche compatibles avec un destin en quelque sorte « inverse » à celui du Big Freeze ou du Big Rip : le Gros craquement, dans lequel l’expansion de l’univers n’est pas infinie. Une fois la dimension maximale atteinte, la gravité remporte l’ancien « tir à la corde » avec la poussée expansive et conduit à l’effondrement de l’espace-temps lui-même : l’Univers commence à se contracter, devenant de plus en plus dense et plus chaud, comme il l’était au début.

Les galaxies lointaines se rapprocheraient les unes des autres et entreraient en collision les unes avec les autres. La même chose se produira tôt ou tard à des échelles de plus en plus petites, jusqu’à ce que toute la matière du cosmos se concentre, se décomposant en raison de températures de plus en plus élevées dans une mer très dense et très chaude de particules élémentaires et d’énergie.

Quelle sera la fin de l’Univers ?

Big Freeze, Big Rip et Big Crunch ne sont que quelques-uns des scénarios possibles pour l’avenir de notre Univers. Une autre hypothèse est par exemple celle de Gros rebond ou Univers cyclique, qui implique une alternance de phases d’expansion et de phases d’effondrement. Mais comment comprendre laquelle de ces hypothèses est correcte ?

L’un des ingrédients fondamentaux sera l’étude et la compréhension de l’énergie noire, à la fois par des observations cosmologiques de plus en plus précises et par des expériences de physique fondamentale. Il sera alors essentiel de mieux comprendre à la fois la physique des particules élémentaires et celle de la matière noire, un autre mystère encore non résolu aujourd’hui.

Un dernier ingrédient nécessaire sera l’étude de l’Univers primordial, possible à la fois avec une meilleure compréhension du rayonnement cosmique de fond et des ondes gravitationnelles primordiales.

Il n’est pas possible de savoir aujourd’hui quel sera le sort ultime de l’Univers, mais ce n’est qu’en améliorant nos données expérimentales et nos modèles théoriques que nous pourrons parvenir à une plus grande certitude sur cette gigantesque question.