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Bip Rip
Tout ce que l'Univers contient sera écartelé, a cause de l'expansion de l'Univers.
Mais attention, pas une expansion comme
celle que connait notre Univers actuellement : une expansion si
fulgurante et irrésistible qu'aucune force de cohésion n'y survivra.
Quelques dizaine de millions d'années avant le « bip rip »,
notre Voie Lactée se disloquera. Puis, quelques mois avant le moment
fatidique, la Terre sera arrachée de son orbite. A quelques fractions de
secondes avant la fin, les atomes seront mis en pièces !
Rhôooooo bah dit donc !!! Faut profiter de la Liberté
Sommaire:
A Comment l’univers va-t-il mourir ? - passeurs de sciences - Pierre Barthélémy
B) No Big Bang? Quantum equation predicts universe has no beginning - Lisa Zyga - http://phys.org/
C) Principe du Big Rip - http://www.futura-sciences.com
D) BIG BANG - BIG CRUNCH - BIG FREEZE - BIG RIP : Notre galaxie survivra-t-elle ? -
A) Comment l’univers va-t-il mourir ?
LES COSMOLOGISTES sont comme des mages fascinants qui détiendraient les clés de
l’Univers. Dans le monde scientifique, ils font partie des rares chercheurs qui, avec les
paléoanthropologues et les archéologues, peuvent répondre aux nombreuses interrogations du
grand public sur les origines de l’humanité. « D’où venons-nous ? », « Qu’est-ce que le Big
Bang ? », « Y a-t-il eu quelque chose avant ? » font partie des questions qu’on leur pose le
plus fréquemment. Mais, par rapport aux paléoanthropologues et aux archéologues qui, par
définition, ont les pieds ancrés dans le passé, les cosmologistes peuvent répondre à une autre
question tout aussi fascinante, celle de notre destin. De la même manière qu’ils ont calculé le
passé de l’Univers en écrivant le scénario du Big Bang, ils peuvent déterminer son avenir.
Que se passe-t-il si l’on applique les lois de la physique aux prochains milliards d’années ? Il
faut commencer par s’intéresser au plus fragile, notre petit coin d’Univers. D’ici 2 à 3
milliards d’années, notre galaxie, la Voie lactée, fusionnera ou commencera à fusionner avec
ses voisines, les Petit et Grand Nuages de Magellan et surtout la galaxie d’Andromède. Etant
donné les distances énormes qui séparent les étoiles les unes des autres, avec un peu de
chance cela ne devrait pas avoir trop de conséquences sur notre Soleil et son cortège de
planètes. En revanche, dans 4 ou 5 milliards d’années, notre étoile entrera dans le dernier
stade de son évolution. En ayant consommé l’hydrogène situé dans son cœur, l’astre de nos
jours sera agité d’une courte série de soubresauts destinée à trouver d’autres sources de
« carburant » pour ses réactions thermonucléaires. Il gonflera tel un ballon de baudruche pour
se transformer en géante rouge, avalant Mercure et Vénus au passage. Tout à coup proche de
la surface solaire, la Terre deviendra une fournaise infernale puisque la température à sa
surface s’y élèvera de plus de 1 700°C. Puis le Soleil éjectera une partie de sa substance dans
l’espace pour se transformer en une naine blanche, un cadavre d’étoile inactif mais encore
chaud.
Trois scénarios
Mais le cosmos ne mourra pas avec cette minuscule poussière qu’est la Terre. Les
cosmologistes savent bien que 5 milliards d’années, ce n’est en réalité que... du court terme.
L’avenir de l’Univers se jouera avec beaucoup plus de zéros au compteur des années. Pour ce
qui est de la suite, les chercheurs ont longtemps hésité entre trois scénarios, ne sachant pas
trop comment l’expansion de l’Univers risquait de se comporter. Soit – premier cas de figure
– la gravité l’emportait et l’expansion se transformait en contraction. Au bout du compte, le
cosmos se ratatinait de plus en plus vite et tout se terminait dans l’inverse du Big Bang, un
Big Crunch, un effondrement total de l’espace, de la matière et du temps en un point. Soit,
deuxième possibilité, la gravité ralentissait l’expansion de l’Univers de plus en plus, mais sans
jamais pouvoir inverser le mouvement et le cosmos connaissait une vieillesse longue et
tranquille, dans un paysage quasi-inchangé, attendant simplement que toutes ses ressources
s’épuisent. Soit, troisième et dernier scénario, la gravité perdait le combat et l’expansion de
l’Univers s’accélérait. On sait, depuis 1998, que ce scénario est en train de se produire, sous
l’action d’une mystérieuse énergie sombre à effet répulsif. Comment cela va-t-il se traduire ?
Dans un premier temps, il ne se passera rien de particulier. Les galaxies du Groupe local (qui
inclut la Voie lactée et la galaxie d’Andromède) continueront à fusionner doucement, les unes
après les autres. Les nuages de gaz présents dans les galaxies, réensemencés en éléments
lourds par les explosions d’étoiles mourantes, continueront de se contracter pour donner de
nouvelles étoiles et de nouveaux systèmes planétaires. Les plus petites des étoiles ne
nécessitant pas de grandes quantités de matière pour se former et ayant des durées de vie de
plusieurs milliers de milliards d’années, il se passera environ 100 000 milliards d’années
avant d’arriver au bout de ce que les astrophysiciens appellent l’ère stellaire, dans laquelle
nous sommes entrés environ 100 millions d’années après le Big Bang. Petit à petit, le ciel
s’assombrira. Cela se fera d’abord de manière insidieuse. En raison de l’expansion accélérée
du cosmos, toutes les galaxies avec lesquelles la future super-Voie lactée n’entretiendra aucun
lien gravitationnel sortiront une à une de notre champ de vision, tombant hors de l’Univers
observable. Puis, les étoiles de la galaxie mourront les unes après les autres et s’éteindront
comme si l’on soufflait lentement toutes les bougies d’un gigantesque gateau d’anniversaire.
Si l’on fait exception des naines brunes, ces étoiles avortées qui n’ont pas atteint la masse
critique pour déclencher en elles le feu thermonucléaire, tous les autres objets massifs de la
galaxie seront des cadavres d’étoiles : naines blanches pour les plus chauds, naines noires
pour les plus froids, étoiles à neutrons, trous noirs.
Les trous noirs s’évaporent
On pourrait croire qu’il n’y a plus guère d’évolution possible mais, comme c’est le cas avec
les cadavres d’animaux, il existe des charognards cosmiques : ce sont les trous noirs. Dans les
galaxies, les étoiles, mêmes mortes, continuent de se mouvoir, de se croiser et de perturber les
trajectoires de leurs voisines. Certaines finissent par être éjectées tandis que d’autres se
rapprochent du centre galactique, où trône généralement un trou noir supermassif. Plus le
temps passe, plus ce phénomène s’accélère. De plus en plus d’astres errent dans le vide
intergalactique et les trous noirs centraux grossissent.
Selon certains chercheurs, tout cela n’aura qu’un temps car ni la matière ni les trous noirs ne
sont immortels. Dans environ 10 millions de milliards de milliards de milliards d’années (un 1
suivi de 34 zéros, qui se note 1034), les protons situés dans les noyaux atomiques
commenceront à se désintégrer en particules plus petites. Comme les neutrons solitaires ont
une espérance de vie d’environ dix minutes, la matière des étoiles à neutrons, des naines
brunes, blanches ou noires se désagrégera. Il ne restera plus que les trous noirs. On a coutume
de dire que rien n’en sort, pas même la lumière.En réalité, un rayonnement
extraordinairement faible, né de fluctuations microscopiques, s’en échappe. Il porte le nom du
cosmologiste britannique Stephen Hawking qui l’a prédit. En temps normal, ce phénomène ne
peut se voir car le trou noir absorbe beaucoup plus qu’il n’émet. Mais, une fois entouré par le
vide, le trou noir ne pourra rien faire d’autre que s’évaporer très lentement. Si lentement qu’il
faudra probablement plus de 10100 ans (un 1 suivi de 100 zéros !) à tous les trous noirs de
l’Univers pour restituer leur masse sous forme de rayonnement Hawking.
La grande déchirure
Le cosmos entrera alors dans l’âge des ténèbres. A partir de ce moment très lointain, il ne
contiendra rien d’autre que la matière noire – qui compte actuellement pour 27 % du contenu
de l’Univers et dont on ignore la nature –, des particules immortelles comme les électrons et
leurs antiparticules et des photons, des grains d’énergie. Cet état est celui de la mort
thermique de l’Univers, imaginé par Lord Kelvin, physicien britannique, dès le milieu du
XIXe siècle. Un scénario alternatif à cette longue agonie a été imaginé en 2003 par trois
chercheurs américains, Robert Caldwell, Marc Kamionkowski et Nevin Weiberg. Il n’est pas
moins dramatique mais a le mérite d’abréger les souffrances cosmiques. Cette hypothèse du
« big rip » (la grande déchirure en français) s’appuie sur l’idée que l’énergie noire augmente
au cours du temps et que l’accélération de l’expansion de l’Univers... s’accélère. Comme le
résume le cosmologiste français Jean-Pierre Luminet dans Le destin de l’Univers, « toute la
matière de l’Univers, même les atomes, sera déchirée par la dilatation de l’espace. D’après le
scénario le plus pessimiste, cet événement se produirait dans 22 milliards
d’années.(...) Environ 60 millions d’années avant le big rip, la gravité sera trop faible pour
maintenir la cohésion de notre galaxie, qui se dispersera ; trois mois avant le big rip, le
système solaire sera déchiré ; dans les dernières minutes, étoiles et planètes seront
déchiquetées, et 10-19 seconde avant, les atomes et les noyaux seront détruits, laissant un
Univers vide et sans aucune structure. » Pour l’heure, rien ne laisse supposer que l’énergie
noire augmentera ainsi et ce scénario demeure spéculatif. Néanmoins, tout comme celui de la
mort thermique de l’Univers, il a le mérite de montrer que la matière et l’espace ne sont pas
les notions intangibles auxquelles la vie à notre échelle d’humains nous a habitués.
Pierre Barthélémy
This is an artist's
concept of the metric expansion of space, where space (including
hypothetical non-observable portions of the universe) is represented at
each time by the circular sections. Note on the left the dramatic
expansion (not to scale) occurring in the inflationary epoch, and at the
center the expansion acceleration. The scheme is decorated with WMAP
images on the left and with the representation of stars at the
appropriate level of development. Credit: NASA
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
This is an artist's
concept of the metric expansion of space, where space (including
hypothetical non-observable portions of the universe) is represented at
each time by the circular sections. Note on the left the dramatic
expansion (not to scale) occurring in the inflationary epoch, and at the
center the expansion acceleration. The scheme is decorated with WMAP
images on the left and with the representation of stars at the
appropriate level of development. Credit: NASA
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
This is an artist's
concept of the metric expansion of space, where space (including
hypothetical non-observable portions of the universe) is represented at
each time by the circular sections. Note on the left the dramatic
expansion (not to scale) occurring in the inflationary epoch, and at the
center the expansion acceleration. The scheme is decorated with WMAP
images on the left and with the representation of stars at the
appropriate level of development. Credit: NASA
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
This is an artist's concept of the metric expansion of space,
where space (including hypothetical non-observable portions of the
universe) is represented at each time by the circular sections. Note on
the left the dramatic expansion (not to scale) occurring in the
inflationary epoch, and at the center the expansion acceleration. The
scheme is decorated with WMAP images on the left and with the
representation of stars at the appropriate level of development. Credit:
NASA
B) No Big Bang? Quantum equation predicts universe has no beginning
The universe may have
existed forever, according to a new model that applies quantum
correction terms to complement Einstein's theory of general relativity.
The model may also account for dark matter and dark energy, resolving
multiple problems at once.
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
Read more at: http://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html#jCp
The universe may have existed forever, according to a new model that
applies quantum correction terms to complement Einstein's theory of
general relativity. The model may also account for dark matter and dark
energy, resolving multiple problems at once.
The widely accepted age of the universe, as estimated by general relativity,
is 13.8 billion years. In the beginning, everything in existence is
thought to have occupied a single infinitely dense point, or singularity. Only after this point began to expand in a "Big Bang" did the universe officially begin.
Although the Big Bang singularity arises directly and unavoidably
from the mathematics of general relativity, some scientists see it as
problematic because the math can explain only what happened immediately
after—not at or before—the singularity.
"The Big Bang singularity is the most serious problem of general
relativity because the laws of physics appear to break down there,"
Ahmed Farag Ali at Benha University and the Zewail City of Science and
Technology, both in Egypt, told Phys.org.
Ali and coauthor Saurya Das at the University of Lethbridge in Alberta, Canada, have shown in a paper published in Physics Letters B that the Big Bang singularity can be resolved by their new model in which the universe has no beginning and no end.
Old ideas revisited
The physicists emphasize that their quantum correction terms are not applied ad hoc
in an attempt to specifically eliminate the Big Bang singularity. Their
work is based on ideas by the theoretical physicist David Bohm, who is
also known for his contributions to the philosophy of physics. Starting
in the 1950s, Bohm explored replacing classical geodesics (the shortest
path between two points on a curved surface) with quantum trajectories.
In their paper, Ali and Das applied these Bohmian trajectories to an
equation developed in the 1950s by physicist Amal Kumar Raychaudhuri at
Presidency University in Kolkata, India. Raychaudhuri was also Das's
teacher when he was an undergraduate student of that institution in the
'90s.
Using the quantum-corrected Raychaudhuri equation, Ali and Das
derived quantum-corrected Friedmann equations, which describe the
expansion and evolution of universe (including the Big Bang) within the
context of general relativity. Although it's not a true theory of quantum gravity, the model
does contain elements from both quantum theory and general relativity.
Ali and Das also expect their results to hold even if and when a full
theory of quantum gravity is formulated.
No singularities nor dark stuff
In addition to not predicting a Big Bang singularity, the new model
does not predict a "big crunch" singularity, either. In general
relativity, one possible fate of the universe is that it starts to
shrink until it collapses in on itself in a big crunch and becomes an
infinitely dense point once again.
Ali and Das explain in their paper that their model avoids
singularities because of a key difference between classical geodesics
and Bohmian trajectories. Classical geodesics eventually cross each
other, and the points at which they converge are singularities. In
contrast, Bohmian trajectories never cross each other, so singularities
do not appear in the equations.
In cosmological terms, the scientists explain that the quantum
corrections can be thought of as a cosmological constant term (without
the need for dark energy) and a radiation term. These terms keep the
universe at a finite size, and therefore give it an infinite age. The
terms also make predictions that agree closely with current observations
of the cosmological constant and density of the universe.
New gravity particle
In physical terms, the model describes the universe as being filled
with a quantum fluid. The scientists propose that this fluid might be
composed of gravitons—hypothetical massless particles that mediate the
force of gravity. If they exist, gravitons are thought to play a key
role in a theory of quantum gravity.
In a related paper, Das and another collaborator, Rajat Bhaduri of
McMaster University, Canada, have lent further credence to this model.
They show that gravitons can form a Bose-Einstein condensate (named
after Einstein and another Indian physicist, Satyendranath Bose) at
temperatures that were present in the universe at all epochs.
Motivated by the model's potential to resolve the Big Bang singularity and account for dark matter and dark energy,
the physicists plan to analyze their model more rigorously in the
future. Their future work includes redoing their study while taking into
account small inhomogeneous and anisotropic perturbations, but they do
not expect small perturbations to significantly affect the results.
"It is satisfying to note that such straightforward corrections can potentially resolve so many issues at once," Das said.
Explore further:
Theorists apply loop quantum gravity theory to black hole
More information:
Ahmed Farag Ali and Saurya Das. "Cosmology from quantum potential." Physics Letters B. Volume 741, 4 February 2015, Pages 276–279. DOI: 10.1016/j.physletb.2014.12.057. Also at: arXiv:1404.3093[gr-qc].
Saurya Das and Rajat K. Bhaduri, "Dark matter and dark energy from Bose-Einstein condensate", preprint: arXiv:1411.0753[gr-qc].
Journal reference:
Physics Letters B
Lisa Zyga - http://phys.org/
Selon la nature variable ou non de l'énergie noire,
l'univers finira par un Big Crunch ou continuera éternellement son
expansion. Sur ce schéma, on voit la décélération puis l'accélération de
l'expansion de l'univers observable en fonction du temps en abscisse.
Trois scénarios possibles pour la fin de l'univers apparaissent alors. ©
Nasa/CXC/M. Weiss
C) Principe du Big Rip
Le Big Rip (Grande déchirure en français) est un modèle cosmologique basé sur une forme particulière de l'énergie noire. On l'appelle l'énergie fantôme.
Principe du Big Rip
Ce
modèle suppose que la constante cosmologique peut en fait varier dans
le temps, de telle sorte que sa densité se mettra à augmenter, malgré le
fait que l'univers
soit en expansion, pour atteindre une valeur infinie en un temps fini.
Le cosmos finira ainsi terminant son existence par une singularité
gravitationnelle où toutes les structures, des amas de galaxies aux atomes, seront détruites. Avec un modèle d'énergie noire
plus classique, l'expansion reste à une échelle supérieure à celle des
amas de galaxies et ne peut se manifester à l'échelle des planètes et
des atomes, au contraire de l'énergie fantôme. Ce modèle a été proposé
pour la première fois en 1999 par Robert R. Caldwell, le nom de Big Rip ayant été introduit par lui et ses collaborateurs Marc Kamionkowski et Nevin N. Weinberg en 2003.
La chronologie supposée du Big Rip
On peut établir la chronologie suivante pour le Big Rip :
- quelques centaines de millions d'années avant le Big Rip : dislocation des super amas ;
- plusieurs dizaines de millions d'années avant le Big Rip : dislocation de la Voie lactée ;
- quelques années avant le Big Rip : arrachage de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune du Système solaire ;
- quelques mois avant le Big Rip : arrachage de la Terre de son orbite ;
- quelques dizaines de minutes avant le Big Rip : dislocation de la Terre ;
- quelques minutes avant le Big Rip : dislocation du Soleil ;
- 10-17 seconde avant le Big Rip : dislocation des atomes.
D) BIG BANG - BIG CRUNCH - BIG FREEZE - BIG RIP : Notre galaxie survivra-t-elle ?
La
théorie du Big Bang à été proposé en 1927 par Georges Lemaître, qui
décrivait les grandes lignes de l’expansion de l’univers, avant que
celle-ci ne soit mise en évidence par Edwin Hubble en 1929.
De façon générale, le terme Big Bang est associé à toutes les théories qui décrivent notre univers comme issu d'une dilatation rapide qui fait penser à une explosion, et est également le nom associé à cette époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a plus d'une dizaine de milliards d’années.
De façon générale, le terme Big Bang est associé à toutes les théories qui décrivent notre univers comme issu d'une dilatation rapide qui fait penser à une explosion, et est également le nom associé à cette époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a plus d'une dizaine de milliards d’années.
Le
moment du Big Bang est généralement considéré comme un temps zéro de
notre univers, avec ou sans une singularité initiale, et sans que cela
préjuge de l’existence ou non d’un temps qui l'aurait précédé.
Le Big Crunch, en vogue dans les années 1970, est une sorte de Big Bang à l’envers où l’expansion finit par s’arrêter et s’inverser. On pourrait penser qu’elle est exclue par l’idée même d’expansion accélérée de l’univers. En fait, selon certains physiciens, le Big Crunch reste possible si l’énergie sombre devient attractive au bout d’un certain temps. Dans ce cas, après la phase actuelle d’accélération de l’expansion, nous pourrions assister à une contraction de l’univers. Les galaxies se rapprochent les unes des autres, l’univers s’échauffe jusqu’à une température telle que tout fusionne, désagrégé en un magma de particules. Éternel recommencement puisqu'un nouveau Big Bang pourrait se reproduire.
Le Big Freeze est l’univers qui connaît une mort glacée. Cette théorie avait la faveur des astronomes avant l’avènement de l’énergie sombre. Cette fin glacée de l’univers est envisageable si l’accélération de son expansion est soutenue par une constante cosmologiques. Avec l’énergie sombre, matière et énergie vont se diluer de plus en plus dans le cosmos.
Le Big Crunch, en vogue dans les années 1970, est une sorte de Big Bang à l’envers où l’expansion finit par s’arrêter et s’inverser. On pourrait penser qu’elle est exclue par l’idée même d’expansion accélérée de l’univers. En fait, selon certains physiciens, le Big Crunch reste possible si l’énergie sombre devient attractive au bout d’un certain temps. Dans ce cas, après la phase actuelle d’accélération de l’expansion, nous pourrions assister à une contraction de l’univers. Les galaxies se rapprochent les unes des autres, l’univers s’échauffe jusqu’à une température telle que tout fusionne, désagrégé en un magma de particules. Éternel recommencement puisqu'un nouveau Big Bang pourrait se reproduire.
Le Big Freeze est l’univers qui connaît une mort glacée. Cette théorie avait la faveur des astronomes avant l’avènement de l’énergie sombre. Cette fin glacée de l’univers est envisageable si l’accélération de son expansion est soutenue par une constante cosmologiques. Avec l’énergie sombre, matière et énergie vont se diluer de plus en plus dans le cosmos.
L’expansion se
poursuivra et le destin de l’univers sera alors déterminé, et la matière
et le rayonnement se dilueront indéfiniment. Notre galaxie
se retrouvera d’abord seule au milieu d’un grand vide, les autres
galaxies s’étant éloignées en raison de l’expansion. Puis, les étoiles
s’éteindront une à une, et pour finir, il ne restera que des trous
noirs, qui finiront eux aussi par s’évaporer en particules.
Le Big Rip est la matière qui se déchiquette. Imaginons une énergie sombre répulsive dont la densité augmenterait alors que l’expansion se poursuit. Conséquence de cette hypothèse que les astronomes ont baptisée "énergie fantôme", un emballement de l’expansion.
Le Big Rip est la matière qui se déchiquette. Imaginons une énergie sombre répulsive dont la densité augmenterait alors que l’expansion se poursuit. Conséquence de cette hypothèse que les astronomes ont baptisée "énergie fantôme", un emballement de l’expansion.
- Voir aussi :
