Destin de l'Univers
L'expansion amorcée lors du Big Bang sera-t-elle éternelle?
Le destin de l'Univers tient dans un triangle : il dépendra en effet des trois paramètres cosmologiques que sont la densité de matière, la densité d'énergie et la densité de courbure (ou géométrie de l'Univers). Les incertitudes qui pèsent sur ces paramètres ne laissent place qu'à des hypothèses.
La densité de matière : à l’origine de l’attraction gravitationnelle
Cette densité de matière, ou densité de masse, inclut à la fois la matière visible et invisible. En effet, l’Univers est composé :
à 70% d’énergie sombre (on y reviendra)
sur les 30% restants, on compte 20% de protons et de neutrons qui ont une masse, et 80% de matière dite « sombre », encore inconnue. La matière sombre (à la différence de l’énergie sombre) a une masse et intervient donc dans le décompte de la densité de matière ; dans la catégorie matière invisible…
Le « seuil de la densité critique »
L’Univers est donc tiraillé entre une force répulsive, l’expansion (dépendant de la constante de Hubble) ; et une force attractive, la force gravitationnelle, qui dépend de la quantité de matière présente dans l’Univers. Qu’appelle t’on alors seuil de la densité critique ?
La densité critique est le point d’équilibre entre expansion et gravité. Mais la probabilité pour que cet équilibre se réalise exactement est infime. Deux grands types de scénarios sont alors possibles :
Si la densité de l’Univers était supérieure à la densité critique, la gravité reprendrait inévitablement le dessus : on assisterait alors à un scénario catastrophe, rien de moins qu’un « Big Bang à l’envers » : c’est l’hypothèse du « Big Crunch » (grand effondrement). L’univers s’écroulerait donc sur lui-même, et l’intégralité de la matière se retrouverait condensée en un seul point, comme lors du Big Bang.
Si la densité de l’Univers était inférieure à la densité critique (hypothèse privilégiée actuellement), rien ne pourrait arrêter ou freiner l’expansion : on aboutirait à une dilatation infinie appelée Big Chill (grand refroidissement).
Une expérience facile matérialise le « duel » expansion/gravité: celle de la pierre qu’on lance en l’air et qui retombe inévitablement parce que son énergie cinétique est freinée par son poids. Pourtant des calculs montrent qu’en lançant la pierre à plus de 11 Km/s, elle atteindrait une vitesse de libération qui l’affranchirait de la pesanteur, et ne redescendrait jamais. Ces deux situations sont respectivement le scénario du « Big Crunch» et celui du Big Bang. Une question demeure : si l’expansion continue, comme les spécialistes le pensent, va t’elle accélérer ou ralentir ?
La densité d’énergie : « coup de pouce » à l’expansion
C’est ici qu’intervient l’énergie sombre évoquée plus haut. L’Univers en est presque entièrement composé (70%).
La nature exacte de l’énergie sombre relève pour le moment du domaine de la spéculation : il pourrait s’agir de la constante cosmologique d’Einstein, mais l’énergie sombre pourrait aussi dériver de l’existence de particules inconnues appelées quintessences (cinquième élément) créées à l’époque du Big Bang. Aucun de ces modèles n’est exclu pour l’instant.
Ce qui est établi, c’est que cette énergie sombre contribue largement à une accélération de l’expansion : elle se comporte en effet comme une force répulsive qui s’oppose à la gravité et pourrait finalement dominer la balance énergétique de l’Univers, déterminant une expansion exponentielle.
Le problème, c’est qu’on ne sait pas si cette énergie sombre est constante. Si elle devait augmenter avec le temps, on assisterait alors à un troisième scénario, le Big Rip (grande déchirure) : l’intégralité de la matière de l’Univers, atomes compris, disparaîtrait dans un emballement sans fin…Que penser ? Laissons la parole aux spécialistes (article « énergie sombre » de Wikipédia) : « En mai 2004, la publication de travaux réalisés avec le télescope spatial Chandra et consistant à mesurer les distances de 26 amas de galaxies lointaines semblent confirmer que l’expansion a commencé à accélérer il y a 6 milliards d’années, et que l’énergie sombre semble rester constante, ou alors varie très lentement. Cela est compatible avec l’existence d’une constante cosmologique et rend des scénarios tels que le Big Crunch ou le Big Rip improbables. »
En définitive, les modèles d’expansion futurs dépendront peut-être de la densité de courbure (=forme) de l’Univers.
C’est le troisième côté de notre triangle, et encore le plus incertain de tous. La géométrie de l’Univers ne peut être que postulée dans les conditions actuelles : l’Univers est-il fermé, plat, ouvert… ?
Dans un Univers « ouvert », deux parallèles ne cesseraient jamais de s’éloigner l’une de l’autre.
Dans un Univers « fermé » (on parle aussi d’espace « sphérique »), les deux parallèles finiraient par se rejoindre.
Enfin, dans un Univers « plat », nos deux parallèles ne se rencontreraient jamais.
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Sam 10 Déc 2005, 12:41
