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08/08/2010
L'Expansion de l'Univers : 5. Quel avenir pour l'Univers ?
Je termine cette série, qui je l'espère a permis de montrer que l'Expansion de l'Univers n'a rien à voir avec le créationnisme, par une série de conjectures sur l'avenir de notre Univers. Connaître l'avenir implique souvent de bien connaître le passé et le présent. C'est loin d'être le cas à l'échelle de l'Univers. Il est donc assez vain pour l'instant de prétendre connaître son avenir. Toutefois, une série d'hypothèses peuvent être faites.
L'expansion infinie
Si l'expansion de notre Univers devait continuer sans interruption, ce qui semble confirmé par l'accélération récente de son expansion mais est loin d'être certain, alors il aurait contrairement à toute attente le destin le moins attrayant. Comme on l'a vu dans la quatrième partie, les étoiles brûlent petit à petit les réserves d'hydrogène en les transformant en éléments plus lourds, encore très abondant aujourd'hui mais appelé à se raréfier tôt ou tard. Bien sûr des étoiles pourraient encore exister plus tard. Ces étoiles devraient fusionner de l'hélium, puis de plus en plus d'éléments plus lourds. Pour allumer les réactions thermonucléaires, elles devraient donc atteindre des températures de plus en plus élevées, ce qui signifie que la pression qu'elles devraient atteindre dans les premiers stades de leur vie devrait être de plus en plus élevée. Pour celà un seul moyen: leur masse devrait être beaucoup plus grande que celle de notre Soleil
Donc les étoiles devraient être de plus en plus grandes pour parvenir à briller. Les autres seraient réduites à de grandes boules de gaz, sortes de Jupiter géantes, dont les entrailles rougeoyeraient sans parvenir à rayonner. Le ciel se viderait de ses étoiles, seules quelques supergéantes subsisteraient. Et ces étoiles auraient en plus une durée de vie très limitée, quelques millions d'années tout au plus avant que la plupart d'entre elles n'explosent en supernovae, car elles ne vivraient que les derniers stades de la vie des supergéantes actuelles.
Puis petit à petit, les dernière lanternes s'éteindraient et les galaxies seraient plongées dans la nuit la plus noire qu'on puisse imaginer. Ces galaxies justement continueraient à en "avaler" de plus petites et rencontreraient parfois des galaxies de taille comparable plongeant les deux ensemble d'étoiles dans le chaos pour un certain lapse de temps avant de se fondre en une galaxie plus grande. Au final, ce sont quelques galaxies supergéantes, seuls vestiges des amas actuels de galaxies, qui continueraient à s'éloigner les unes des autres au point de perdre les autres galaxies de vue. Entre elles, le vide. Extrêmement froid et extrêment noir.
Parmi les seuls corps encore actifs, mais rayonnant surtout dans les rayons x, les trous noirs avaleraient petit à petit la matière qu'ils rencontreraient. Au hasard des rencontres, les trous noirs pourraient fusionner, devenant de véritables aspirateurs géants. Peut-être que les super-galaxies survivantes deviendraient petit à petit de gigantesques trous noirs. A très long terme, c'est tout ce qu'il pourrait rester de l'Univers. Quelques trous noirs supermassifs s'éloignant lentement les uns des autres... (mais ça n'est pas sûr: selon Stephan Hawking, les trous noirs rayonnent. Cette perte de masse liée à ce rayonnement énergétique pourrait suffire à compenser l'augmentation de masse dû à l'absorpsion de matière)
Cet Univers sombre et froid serait clairement impropre à la vie. Il contiendrait bien sûr tous les ingrédients de la vie, mais pas l'énergie pour l'animer. Finalement, on peut penser que la vie dans cet Univers est un épiphénomène. Pendant les premiers milliards d'années, il n'y avait pas suffisamment d'éléments lourds pour permettre son apparition. Puis, dans quelques dizaines de milliards d'années peut-être, l'énergie à disposition deviendra insuffisante et la vie disparaîtra de tout l'Univers. La vie n'aurait donc droit qu'à quelques dizaines de milliards d'années pour s'épanouir. Face à une éternité d'existence, qu'est-ce que quelques dizaines de milliards d'années ?
Le big crunch
Le destin de l'Univers dépend essentiellement d'un seul paramètre: la masse globale de la matière qu'il contient. La masse, par la relativité générale, replie l'espace-temps et influe sur sa forme. Si la masse est suffisante, l'Univers se replie sur lui-même et devient fini et sans bord. Si elle est plus faible, l'univers se replie moins et peut être de taille infinie. Il a alors une forme d'hyperbole ou de parabole. dans ce cas l'expansion ne peut pas être arrêtée et on se retrouve dans le premier cas de figure. Ce scénario semble privilégié à cause de la découverte assez récente d'une accélération de l'expansion qui aurait bizarrement eu lieu. Il n'y a pas d'explication à l'accélération et les astrophysiciens recherchent de "l'énergie sombre", c'est à dire une forme inconnue d'énergie qui bénéficierait à l'expansion.
Mais rien n'est dit. En effet, l'accélération de l'expansion pourrait très bien être "localisée" dans la portion d'Univers que nous arrivons à voir à cause par exemple d'une raréfaction de la matière qui n'aurait pas eu lieu dans d'autres portions. Un peu comme si nous nous trouvions dans une bulle qui se serait formé à la surface d'un gateau qui par ailleurs gonfflerait paisiblement.
Et la forme de l'Univers est très importante pour connaître son destin. S'il devait être fini et sans bord, avec par exemple une forme toroîdale (c'est à dire un volume tridimensionnel plissé dans la quatrième dimension à tel point qu'il se replie sur lui-même) sa durée de vie serait limitée. Pour cela, il faudrait que sa masse soit bien plus importante que celle qu'on estime pour l'instant. Toutefois, on sait qu'on ne connait encore qu'une petite partie de la masse, compte tenu des effets gravitationnels visibles et de la vitesse de l'expansion. Ou bien plus simplement, la relativité générale, bien qu'étant une excellente théorie, est encore trop imprécise pour prévoir la véritable forme de l'Univers. En tout état de cause, on ne peut pas exclure avec les données actuelles que l'expansion se dirige à terme vers une recontraction. Si la quantité de matière devait être suffisante, la gravitation finirait par prendre le dessus sur l'expansion et l'Univers recommencerait se contracter. Et au final, lorsque toute la matière se trouverait suffisamment proche, l'Univers redisparaîtrait dans une singularité. Ensuite, par un procédé inconnu, l'Univers pourrait à nouveau reprendre son expansion, toute sa matière ayant été recyclée par la singularité. Un nouvel Univers, à nouveau dominé par l'hydrogène verrait le jour...
Ce scénario plait en tout cas plus à ceux qui se méfient de la théorie de l'Expansion qui plaît tant aux religieux. On retrouve ainsi l'idée d'un Univers éternel où aucun Dieu n'a besoin d'allumer l'étincelle du Big Bang. D'ailleurs sur le fond, j'ai personnellement de la peine à imaginer qu'un Univers créé puisse être éternel. On pourrait plus ou moins en conclure que nous nous trouverions au début de l'éternité. Or ce qui est éternel n'a ni début ni fin.
Le billard universel
Une théorie que j'aime beaucoup imagine qu'il y ait une infinité d'univers parallèles accessibles seulement en passant par d'autres dimensions. Ces Univers auraient leur propre expansion. Ils gonfleraient puis se dégonfleraient, d'autres peut-être continueraient à s'étendre indéfiniment. Et comme ils ne seraient pas fixes dans les autres dimensions, ils pourraient très bien s'entrechoquer, provoquant de nouvelles explosions de matière. Le big bang pourrait être issu d'une telle collision. Si j'aime bien cette théorie, c'est qu'elle est la seule à ma connaissance à donner une explication au Big Bang et qu'elle pourrait réconcilier les athées avec l'Expansion de l'Univers. En effet, on retrouve l'idée d'infinité, même si ça se passe dans d'autres dimensions, et d'éternité. Pas besoin d'un être supérieur pour expliquer l'apparaition de l'Univers. Mais rien n'empêcherait non plus d'imaginer qu'un être situé dans un autre Univers ait créé le nôtre en laboratoire ! Cette vision multi-univers pourrait donc réussir l'exploit de réconcilier les croyants avec la physique !
Mais bien sûr, aucune observation n'a pour l'instant donné ne serait-ce que le début d'une confirmation de cette théorie. C'est donc à prendre avec précaution...
Fin de la série