L'univers se terminera-t-il par un bang ou un gémissement ? Deux physiciens théoriciens ont proposé une troisième voie : peut-être l'univers ne finira-t-il jamais.
Dans une étude qui tente de définir la nature de l'énergie noire, ce phénomène mystérieux dont on pense qu'il est à l'origine de l'expansion de plus en plus rapide de l'univers à chaque instant, les physiciens constatent que l'expansion cosmique n'est pas toujours acquise. Au contraire, écrivent-ils, l'énergie noire peut périodiquement "s'allumer" et s'éteindre, faisant tantôt croître le cosmos, tantôt le réduire jusqu'à ce que les conditions soient réunies pour qu'un nouveau Big Bang se produise &mdash ; et qu'un nouvel univers naisse. ;
La grande évasion
Notre univers connaît actuellement une phase d'expansion galopante : le cosmos s'agrandit plus vite à chaque instant. Les cosmologistes ne comprennent pas la cause de cette accélération, qu'ils nomment énergie sombre. Si cette accélération persiste, notre univers finira par s'étendre jusqu'au néant, toute la matière et le rayonnement étant déchirés.
Ce ne serait pas la première période de croissance effrénée. Dans les premiers instants du Big Bang, les énergies et les densités étaient si extrêmes que la physique existante ne pouvait y faire face ; elle prédit une singularité, un point de densité infinie où les mathématiques s'effondrent. Ensuite, l'univers a connu une période d'expansion incroyablement rapide, appelée inflation, qui est également mal comprise.
Les astronomes se demandent depuis longtemps si ces deux phases d'expansion accélérée, l'une dans les premiers instants du Big Bang et l'autre à l'époque actuelle, sont liées l'une à l'autre et si une entité qui les conduit toutes les deux évite le problème de la singularité du Big Bang.
Démons dynamiques
Pour répondre à cette question, deux physiciens théoriciens ont publié le 7 février une étude dans la base de données de préimpression arXiv (s'ouvre dans un nouvel onglet) qui examine un modèle d'univers dans lequel l'énergie sombre a toujours joué un rôle. Des recherches antérieures ont modélisé l'énergie sombre comme s'allumant à différents moments pour stimuler l'expansion cosmique, mais la nouvelle étude propose un modèle plus réaliste qui inclut la matière et le rayonnement.
Ils voulaient voir si l'énergie noire pouvait éviter une singularité du Big Bang, stimuler l'inflation et accélérer l'univers tardif. Pour éviter cette singularité initiale, l'univers ne peut pas commencer à partir d'un point de densité infinie. Au lieu de cela, l'univers dans lequel nous vivons devrait faire partie d'une série infinie de "Big Bounce" répétés.
Dans ce scénario, l'énergie sombre conduit l'univers jusqu'à ce qu'il atteigne une certaine taille. Mais alors, l'énergie sombre se transforme, forçant l'univers à se contracter. Le cosmos subit alors un big crunch, mais juste avant d'atteindre un état de densité infinie, l'énergie noire se retourne à nouveau, entraînant une période d'inflation incroyablement rapide et recommençant le cycle.
Un mécanisme finement ajusté
Les chercheurs ont trouvé un modèle d'énergie sombre qui remplit les trois conditions. Mais, point crucial, la matière et le rayonnement ne pouvaient pas être présents dans l'univers extrêmement précoce, sinon ils gâchaient l'inflation. Au lieu de cela, la matière et le rayonnement devaient apparaître juste après l'inflation, alors qu'une partie de l'énergie sombre se désintégrait, inondant l'univers de lumière et de matière. ;
Bien qu'ils aient réussi dans un premier temps, les chercheurs n'ont pas été en mesure de trouver une classe générique de modèles d'énergie noire pouvant toujours conduire aux mêmes résultats. Au lieu de cela, ils ont dû introduire artificiellement une valeur plus faible pour l'accélération de l'expansion actuelle que celle prévue par la mécanique quantique afin d'obtenir le bon résultat.
Cependant, cette nouvelle recherche va dans une direction prometteuse, en fournissant une plateforme viable pour explorer davantage des modèles comme celui-ci. Les humains ne sont pas nécessairement destinés à vivre dans un cosmos froid et vide, car l'énergie sombre pourrait se comporter différemment dans un avenir lointain. Seule la poursuite des recherches permettra de connaître notre sort final ;
