Quelle est la grande déchirure et pouvons-nous l’arrêter ?
Imaginez un avenir où l’univers se déchirera trop tôt. Finalement, l’espace-temps est déchiré, rendant l’univers inhabitable.
Imaginez un avenir où l’univers se déchirera trop tôt. Viennent d’abord les amas, avec leurs galaxies éloignées les unes des autres. Puis le galaxies dissoudre. Puis les systèmes stellaires et les planètes. Et puis atomes eux-mêmes. Finalement, espace–temps est déchiré, rendant l’univers inhabitable.
Il s’agit d’un futur potentiel connu sous le nom de Big Rip. Cela semble effrayant et presque impossible à imaginer, mais le plus horrible est que certaines preuves semblent pointer directement vers ce sort.
En rapport: Einstein avait-il tort ? Les arguments contre la théorie de l’espace-temps
Énergie fantôme
Il y a un quart de siècle, les astronomes ont découvert énergie noirequi est le nom donné à l’accélération apparente expansion de l’univers. Cette énergie sombre est profondément mystérieuse ; nous ne comprenons pas actuellement ce qui le cause, d’où il vient ou ce qu’il va faire. Mais cela n’a pas empêché les théoriciens de deviner.
La chose la plus simple que puisse être l’énergie noire est ce qu’on appelle une constante cosmologique. Dans cette image simple, l’énergie noire est une substance qui imprègne tout l’espace et le temps. Il y a de l’énergie sombre partout, y compris dans la pièce dans laquelle vous vous trouvez actuellement. Cette énergie sombre est parfaitement constante. C’est exactement la même chose dans l’espace et dans le temps. Cette substance accélère l’expansion de l’univers, mais autrement, elle ne change jamais.
Une autre possibilité est que la substance derrière l’énergie noire puisse se replier sur elle-même, provoquant ainsi son amplification avec le temps. Cette situation est connue sous le nom énergie sombre fantôme (ou juste de l’énergie fantôme). Dans ce cas, l’accélération augmenterait avec le temps.
En savoir plus: 25 ans après sa découverte, l’énergie noire reste malheureusement insaisissable
Des fantômes dans la machine
Ironiquement, cette accélération de l’accélération rendrait l’univers observable beaucoup plus petit. C’est parce que la vitesse entre deux points quelconques continuerait à croître, même au-delà de la vitesse de la lumière. Dans ce scénario, les galaxies s’éloigneraient si rapidement les unes des autres qu’elles ne se reverraient plus jamais. Cela ferait rétrécir la limite observable de ce que nous pourrions voir avec le temps, de manière incontrôlée.
Si deux points étaient déchirés plus rapidement que la lumière, ils n’interagiraient plus par aucune force physique. Alors qu’une énergie sombre constante laisserait derrière elle des objets déjà intacts, comme des amas de galaxies, l’énergie fantôme pourrait les déchirer. Dans un laps de temps limité, dans des milliards d’années, les amas se briseraient, suivis par des objets de plus en plus petits. Même les liaisons atomiques et nucléaires ne résisteraient pas à l’assaut.
Finalement, l’espace lui-même se dissoudrait lors d’un événement connu sous le nom de Big Rip. Deux points quelconques, aussi proches soient-ils, seraient infiniment éloignés l’un de l’autre. La structure même de l’espace-temps, les fondements causals qui font fonctionner notre univers, ne fonctionneraient plus. L’univers s’effondrerait tout simplement.
Heureusement, la plupart des physiciens ne croient pas que ce scénario puisse réellement se produire. D’une part, on ne sait pas clairement comment ce processus d’extraction interagit avec les autres lois de la physique. Par exemple, quarks ne peut pas être détruit – lorsque vous essayez de le faire, vous avez besoin de tellement d’énergie que de nouveaux quarks se matérialisent hors du vide. Ainsi, déchirer les quarks pourrait bien conduire à d’autres interactions intéressantes.
De plus, l’énergie fantôme ne se comporte pas selon la physique normale. Pour que cela fonctionne, la substance fantôme doit avoir une énergie cinétique négative. Mais l’énergie cinétique négative ne se produit généralement pas dans l’univers – un exemple de ceci serait une balle roulant naturellement vers le haut – ce serait donc une exception assez majeure à notre compréhension établie de la physique.
Preuve du Big Rip
Depuis des décennies, les astronomes tentent de mesurer la force de l’énergie noire. Pour ce faire, ils utilisent un nombre connu sous le nom de paramètre d’équation d’état, qui, pour la substance d’énergie noire, mesure le rapport entre sa pression et sa densité d’énergie. Une constante cosmologique correspond à un paramètre égal à -1, tandis qu’un scénario d’énergie fantôme correspond à tout ce dont ce paramètre est inférieur à -1.
Jusqu’à présent, toutes les mesures astronomiques sont compatibles avec une constante cosmologique, un paramètre d’équation d’état de -1. Mais bizarrement, toutes ces mêmes mesures, année après année, préfèrent une valeur légèrement inférieure à -1. Toutes ces mesures comportent des incertitudes, qui incluent le cas « ennuyeux » d’une constante cosmologique, mais il est curieux que les données semblent préférer un univers d’énergie fantôme.
Certains physiciens pensent que de nouvelles preuves nous éloigneront du scénario fantôme et nous placeront fermement dans la sécurité d’une constante cosmologique. D’autres, cependant, considèrent cela comme un signe que l’univers pourrait nous dire quelque chose d’intéressant. Il existe peut-être une combinaison de physique autorisée par les lois actuelles qui donne l’apparence d’une énergie fantôme. (Par exemple, si vous frappez assez fort dans un ballon, celui-ci peut temporairement monter.) Ou peut-être existe-t-il une toute nouvelle physique qui semble impossible maintenant, mais qui prendra tout son sens avec une nouvelle compréhension.
Mais même si nous avons un scénario d’énergie fantôme, ce n’est pas comme si l’univers allait se déchirer de sitôt. Avec les contraintes de mesure connues, le Big Rip ne se produirait pas avant des centaines de milliards d’années. En attendant, nous pouvons profiter du cosmos agréable, calme et stable.