Le destin ultime du cosmos a toujours été une source de fascination pour les scientifiques, même si l’humanité aura été rayée de la Terre depuis bien longtemps. Pendant près d’un siècle, le consensus cosmologique, s’appuyant sur les travaux d’Alexander Friedmann, a dominé en faveur d’une expansion éternelle de l’Univers.
Une hypothèse qui conduisait notre cosmos à s’éteindre lentement, selon deux théories principales : la premiere, baptisée Mort Thermique (ou Big Freeze), voyait l’Univers s’épuiser progressivement sous l’effet de phénomènes quantiques, comme l’évaporation des trous noirs théorisée notamment par Stephen Hawking. La seconde, la plus violente, appelée Big Rip , impliquait quant à elle une dispersion violente du cosmos, où l’accélération de l’expansion finirait par désintégrer toute matière existante.
Si elles ne sont pas dénuées d’intérêt, ces théories sont aujourd’hui de plus en plus remises en question. Selon une équipe dirigée par le physicien Henry Tye (Université Cornell, Ithaca, État de New York), le cosmos ne s’étirerait pas indéfiniment, mais finirait par se contracter jusqu’à se désintégrer, suivant la théorie du Big Crunch. Leur étude, publiée le 18 septembre dans Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, vient donc rejoindre, en partie, les conclusions de celles que nous vous avions partagées plus tôt cette année, issues de cette même revue.
L’énergie noire : un « moteur cosmique » en train de s’inverser
Depuis le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années, l’Univers est en constante expansion ; « gonflé » par une mystérieuse force répulsive : l’énergie noire, qui constituerait 68 % de son contenu total. Néanmoins, selon ces nouveaux travaux, l’énergie noire ne pourra plus le porter indéfiniment.
L’équipe de Tye, en analysant les données du Dark Energy Survey (un vaste programme international ayant cartographié plus de 300 millions de galaxies) et de l’instrument DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) pense avoir trouvé la première preuve que l’expansion de l’Univers pourrait finir par ralentir.
Ces deux programmes internationaux, conçus pour étudier la distribution des galaxies et la nature de l’énergie noire, indiquent que la constante cosmologique Λ (terme qu’Albert Einstein avait ajouté à ses équations de la relativité générale pour soutenir un Univers qu’il croyait immuable) aurait en réalité une valeur négative.
Cela signifie que l’énergie noire ne repousserait plus la matière, comme on le pensait, mais exercerait au contraire une force d’attraction à très grande échelle, capable, à terme, de freiner puis d’inverser l’expansion de l’Univers. « […] dans ce cas, l’Univers ne continuerait pas à s’étendre, mais finirait par se replier dans un Big Crunch ».
Une phase finale durant laquelle l’espace cesserait de s’étirer, la gravité reprendrait le dessus et toutes les structures cosmiques se rapprocheraient les unes des autres pour finir par faire s’effondrer l’espace temps. Sous l’effet de cette contraction, la matière se condenserait en un plasma incandescent, la température grimperait jusqu’à retrouver celles estimées pour les premiers instants du Big Bang.
Pour tester leur hypothèse, les physiciens ont ajusté le modèle d’Einstein-Friedmann, celui qui décrit l’évolution de l’Univers à grande échelle. Ils y ont ajouté une microparticule hypothétique, si légère qu’elle pourrait agir comme une énergie du vide variable dans le temps. Active dans la jeunesse du cosmos, elle aurait ensuite perdu de sa « poussée », transformant peu à peu l’énergie noire en une force de contraction.
Quand l’Univers cessera-t-il son expansion ?
Si les calculs de l’équipe se vérifient, notre Univers atteindrait sa taille maximale dans environ 11 milliards d’années, avant de commencer à se rétracter. Sous l’effet combiné de la gravité et d’une constante cosmologique devenue négative, toute la matière contenue dans le cosmos finirait par se concentrer dans un point minuscule de l’espace-temps.
Minuscule n’a donc pas ici le sens d’un point de vue géométrique, mais celui d’un état de densité infinie. Pour vous figurer à quoi cela pourrait ressembler, pensez à un Univers où il n’existe… plus rien. Une singularité dans laquelle le temps et l’espace ont disparu.
Selon leurs calculs, le cosmos entier disparaîtrait 33 milliards d’années après le Big Bang, soit dans approximativement 20 milliards d’années à partir d’aujourd’hui. Si l’énergie noire a vraiment changé de nature, l’Univers que nous connaissons n’en serait qu’à mi-parcours de son existence et son expansion serait déjà condamnée à se retourner, comme une vague qui retomberait sur elle-même. L’idée même d’un « avant le Big Bang » deviendrait obsolète, puisque cet événement que la cosmologie considère comme une genèse pourrait n’être que le redémarrage d’un monde qui avait déjà disparu. Peut-être vivons-nous déjà dans les ruines d’un Univers précédent, ignorant tout de ce qui l’avait précédé ?
- De nouvelles données issues de l’observation de l’énergie noire suggèrent que l’expansion du cosmos pourrait un jour s’inverser.
- L’Univers atteindrait sa taille maximale dans une dizaine de milliards d’années avant d’entrer lentement en phase de contraction.
- Ce scénario, connu sous le nom de Big Crunch, impliquerait que notre Univers actuel ne soit qu’un épisode d’un cycle cosmique potentiellement infini.
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