THÉORIE DU BIG CRUNCH: HISTOIRE, PRINCIPES, FAITS POUR ET CONTRE - ARTE - 2024

La théorie du Big Crunch, Big Crunch ou Big Implosion propose que l'univers finira par se contracter pour reformer une grande singularité dans l'espace-temps. C'est donc une sorte de renversement du Big Bang.

Si l'univers a débuté dans l'expansion violente d'une singularité dans laquelle tout l'espace-temps était concentré, alors sa fin est précisément le processus inverse. L'idée n'est pas nouvelle, puisque les scientifiques se demandent depuis longtemps si la gravité, grand architecte de la matière, pourra aussi un jour provoquer son effondrement total.

Figure 1. Cette animation montre quelque chose de ce qui se passerait pendant le Big Crunch: des galaxies s'approchant l'une de l'autre jusqu'à ce qu'elles forment une singularité dans un espace minuscule. Source: Wikimedia Commons.

The Big Crunch parle de ce que serait la fin de l'univers si la force de gravité prévalait. Ce n'est pas une théorie sur son origine, bien qu'il y en ait une autre, celle de l'univers oscillant, qui associe le Big Crunch au Big Bang pour produire une image d'univers infinis en cycles constants d'expansion et de contraction.

Bien que l'univers soit en expansion pour le moment, et il existe de nombreuses preuves à l'appui, le Big Crunch suggère que la gravité sera à un moment donné suffisamment puissante pour arrêter cette expansion.

Et non seulement l'arrêter, mais l'inverser au point de provoquer une contraction continue, rapprochant de plus en plus les étoiles et les galaxies. Mais ce ne serait pas tout, en se contractant, l'univers s'échaufferait progressivement à une échelle inimaginable, rendant les planètes inhospitalières à la vie.

La compression se poursuivra jusqu'à ce que l'espace-temps et tout ce qu'il contient soit réduit à une singularité à partir de laquelle un nouvel univers pourrait éventuellement naître. Ou peut-être pas, car pour le moment il n'y a aucun moyen de savoir.

Histoire et principes de la théorie du Big Crunch

Bien que pour l'instant la preuve de l'expansion de l'univers soit incontestable, la force de gravité ne cesse jamais d'être présente, pouvant devenir la force dominante à tout moment et provoquer le rapprochement des planètes, des étoiles et des galaxies.

Les scientifiques suggèrent que l'expansion actuelle est due à l'énergie sombre, un champ qui remplit tout l'espace mais dont la vraie nature est inconnue, même si on pense qu'il est généré par l'espace lui-même, et augmente à mesure qu'il se développe.

Et plus l'univers se dilate, plus l'espace est créé et avec lui plus d'énergie sombre avec une pression négative, créant un scénario d'expansion indéfinie et de plus en plus rapide.

Cependant, si vous partez d'un univers fermé, l'expansion ne peut pas durer éternellement et l'énergie sombre doit nécessairement s'affaiblir, même si on ne sait pas quand cela commencerait à se produire. Certains croient qu'il a déjà commencé, même si l'univers semble augmenter son taux d'expansion.

Cet affaiblissement fera prendre à la gravité un rôle prépondérant, faisant à nouveau augmenter la densité de l'univers. Une densité d'au moins 3 atomes / mètre cube est jugée nécessaire pour que cela se produise.

De cette façon, les galaxies se rapprochent de plus en plus, arrivant à un moment où elles forment toutes une galaxie colossale qui se concentrera alors pour donner naissance à un trou noir unique, une singularité de dimensions incroyablement petites.

Figure 2. Le recul possible des galaxies est une cause de spéculation cosmologique. Source: Wikimedia Commons.

C'est une sorte de Big Bang à l'envers, même si les caractéristiques de ce nouvel univers extrêmement chaud seraient bien différentes, puisque la densité ne serait plus uniforme.

Géométries possibles pour l'univers

Selon un critère cosmologique, si la densité de l'univers est homogène, sa courbure est déterminée par la densité moyenne, ladite courbure étant constante. L'indicateur est le paramètre de courbure Ωo:

Ωo = densité moyenne de l'univers / densité d'énergie critique

Où la densité d'énergie critique est celle d'un univers plat, dépourvu de courbure. Il y a trois possibilités pour ce paramètre: Ωo = 1, supérieur à 1 ou inférieur à 1. Lorsque Ωo> 1 nous avons un univers sphérique ou fermé, dans lequel le Big Crunch est une possibilité très réelle.

Les mesures actuelles pointent vers un univers à géométrie plane, donc l'hypothèse du Big Crunch n'a pas actuellement le soutien de la majorité de la communauté scientifique, à l'exception de certains cosmologistes, comme nous le verrons bientôt.

Figure 3. Image des trois géométries possibles de l'univers. Le Big Crunch est possible dans un univers sphérique, fini et fermé. Source: Wikimedia Commons.

Faits en faveur

L'hypothèse du Big Crunch vient de nombreux scientifiques pour qui l'idée d'un univers en constante expansion n'est pas admissible. Admettant que le Big Crunch est une réelle possibilité, l'univers aurait un début et une fin, ce qui peut être rassurant pour beaucoup.

D'autre part, pour d'autres scientifiques, le Big Crunch est accepté lorsqu'il fait partie d'un cycle sans fin d'expansions et de contractions proposé dans la théorie de l'univers oscillant, car cela éviterait de penser précisément au début de l'univers en tant que tel, et à quel point il est dérangeant de spéculer. à propos de ce qui était là avant.

Pour ces raisons, de nombreux chercheurs continuent de travailler à la création de nouveaux modèles de l'univers. Il y a ceux qui ont proposé des modifications de la valeur de la constante cosmologique, constante proposée par Albert Einstein pour que les solutions de ses équations de champ conduisent à un univers stable.

Selon les données astronomiques les plus récentes, la constante cosmologique, désignée par la lettre grecque majuscule lambda, a une valeur de: Λ = 10 ^-46 km ^-2.

Certains cosmologistes affirment qu'une valeur encore plus basse de cette constante, qui est déjà minuscule, conduit sûrement à un univers fini, dans lequel la contraction de l'espace est possible. De cette façon, le Big Crunch serait une fin viable de l'univers.

Théorie de l'univers oscillant

Aussi connue sous le nom de théorie de l'univers pulsant ou Big Bounce, elle a de nombreux points communs avec le Big Crunch.

Il a été proposé par le mathématicien Richard Tolman (1881-1948), qui a postulé que l'univers se dilate en raison de l'impulsion du Big Bang, mais que l'expansion s'arrête lorsque la gravité devient la force dominante.

Cela s'est produit périodiquement, donc l'univers n'a pas, ni n'a jamais eu de début ou de fin.

Théories alternatives pour la fin de l'univers

Hormis le Big Crunch et la théorie de l'univers oscillant, de nombreux cosmologistes affirment que l'univers se terminera plutôt par le Big Rip: c'est probablement l'expansion qui finit par anéantir la matière, la divisant de plus en plus.

Et une autre partie des scientifiques considère que l'expansion implique un refroidissement continu. Comme on le sait, les mouvements des particules constitutives de la matière cessent lorsqu'ils atteignent le zéro absolu, une température inconcevablement froide qui n'a pas encore été atteinte.

Si l'univers est ouvert, l'expansion peut se poursuivre indéfiniment, car sa température se rapproche de plus en plus du zéro absolu. Ce refroidissement, connu sous le nom de Big Freeze, provoquera la mort par la chaleur de l'univers dans un avenir lointain.

Données contre

Deux faits importants signifient que de nombreux scientifiques ne croient pas au Big Crunch comme alternative à l'évolution de l'univers.

La première est que l'univers est actuellement en expansion, un fait confirmé expérimentalement par l'observation d'étoiles supernovaes lointaines et les mesures du rayonnement de fond cosmique, vestiges du Big Bang.

Bien sûr, il est possible qu'à l'avenir, il cesse de le faire, car il y a suffisamment de temps pour cela et surtout: il y a beaucoup de choses que nous ne savons toujours pas sur l'univers.

La seconde est que les mesures de la courbure de l'univers suggèrent que la géométrie de l'univers est plate. Et dans une géométrie comme celle-ci, le Big Crunch n'est pas possible. Cela a été révélé par les résultats de la mission Planck, qui indiquent que la densité de l'univers est 5% supérieure à celle requise pour sa fermeture.

La mission Planck est un projet de l'Agence spatiale européenne, qui consiste en un satellite artificiel équipé pour collecter des données sur la nature de l'espace. Il a été lancé en 2009 depuis la Guyane française et est équipé de sondes, détecteurs et télescopes.

Figure 4. Modèle du satellite Planck, nommé en l'honneur du physicien allemand Max Planck (1858-1947), pionnier de la mécanique quantique. Source: Wikimedia Commons. Photographie de Mike Peel (www.mikepeel.net).

Des scientifiques soutenant le Big Crunch

Parmi ceux qui défendent la possibilité d'un effondrement imminent de l'univers de type Big Crunch se trouvent Nemanja Kaloper et Antonio Padilla. Ces chercheurs travaillent avec un modèle dans lequel ils ont modifié la valeur de la constante cosmologique, obtenant un univers stable et fermé.

Leurs résultats ont été publiés dans Physical Review Letters, cependant, pour le moment, il n'y a aucune observation à l'appui de ce nouveau modèle.

Références

1. Harris, W. Comment fonctionne la théorie du Big Crunch. Récupéré de: science.howstuffworks.com.
2. Mann, A. Comment l'univers se terminera-t-il? Récupéré de: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Vide sans fin ou Big Crunch: Comment l'univers se terminera-t-il? Récupéré de: space.com.
4. NeoFronteras. Y aura-t-il un Big Crunch? Récupéré de: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. Évolution cosmique dans un univers cyclique. Récupéré de: arxiv.org.
6. UCDavis. Les nouvelles recherches du professeur Nemanja Kaloper sur la fin de l'univers génèrent une forte couverture médiatique. Récupéré de: physics.ucdavis.edu.
7. Wikipédia. Big Crunch. Récupéré de: es.wikipedia.org.
8. Wikipédia. Énergie noire. Récupéré de: es.wikipedia.org.