D’inspirations. Et d’expirations. C’est comme ça que nous respirons et que nous vivons. Et s’il en était de même de l'Univers. Et si nous vivions au cœur de l’une de ses expirations ? Il pourrait, dans le futur, se mettre à inspirer. Jusqu’à ce qu’il « explose »... en un nouveau Big Bang !
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L'Univers est né d'un état extrêmement dense et chaud. Dans une sorte d'immense explosion, le Big Bang. C'est l'histoire que nous racontent les scientifiques. Elle fait consensus. Mais que devons-nous attendre de la fin de cette histoire ? Des physiciens de l’université de Portsmouth (États-Unis) suggèrent aujourd'hui qu'elle pourrait... ne jamais arriver !
Rappelons que notre Univers vit actuellement en phase d'expansion. Il s'agrandit. Un peu plus vite à chaque instant, en plus. Contrairement à ce que nous devrions attendre de l'effet de la gravité. Une mystérieuse énergie noire se cacherait derrière le phénomène, racontent les cosmologistes. Agira-t-elle ainsi jusqu'à ce que l'Univers finisse froid et vide, dans ce que les scientifiques qualifient de « Big Freeze » ? Ou quelque chose viendra-t-il inverser le cours de l'expansion pour le contracter à nouveau jusqu'à un « Big Crunch » ?
L’œuvre au noir de l’énergie noire
Les physiciensphysiciens américains proposent une alternative. Elle est apparue alors qu'ils cherchaient à comprendre si l'énergie noire a toujours joué un rôle dans l'Univers. Si nous lui devons aussi bien la phase de folle inflation initiale qu'il a connu et l'accélération actuelle de son expansion. Dans ce cas, avancent-ils, elle pourrait tout simplement éliminer le problème que pose aux cosmologiques, la singularité du Big BangBig Bang et sa densité infinie.
Voici donc la solution que les physiciens ont trouvée. Pour éviter la singularité du Big Bang, oublier le concept de densité infinie, nous devons vivre au cœur d'une série de « Big Bounces ». Comprenez dans un Univers qui rebondit -- ou qui respire, pour les plus poètes d'entre nous -- sous l'effet d'une énergie noire qui s'allume et s'éteint périodiquement. Faisant tantôt croître, tantôt rétrécir l'Univers. Et donnant régulièrement lieu à de nouveaux Big Bang. Le tout à condition qu'aussi bien la matière que le rayonnement n'existent pas dans les tout premiers instants qui suivent chacun d'entre eux. Toutes les deux n'apparaissant finalement dans cette histoire qu'après les phases d'inflation initiale, suite à la désintégration d'une partie de l'énergie noire.
Notre univers a-t-il connu plusieurs Big Bang ?
Et si notre univers était bien plus âgé qu'on le pensait ? S'il se trouvait dans un cycle sans fin et connaissait tous les mille milliards d'années un nouveau big bang ? Alors, selon une étude parue aujourd'hui dans la revue Science, le problème de la constante cosmologiqueconstante cosmologique serait résolu...
Article de Christophe OlryChristophe Olry paru le 05/05/2006
(Crédits : NASA)
Un univers dans une boucle infinie ?
Si l'on en croit Paul Steinhardt et Neil Turok, respectivement des universités de Princeton dans le New Jersey et de Cambridge en Angleterre, l'univers que nous connaissons aujourd'hui est au coeur d'une boucle de mille milliards d'années, faisant partie d'un cycle au cours duquel se succèdent Big Bang et Big Crunch. « Depuis les années 60, on pense que le big bang est le point de départpoint de départ car les lois physiquesphysiques s'y trouvent mises à mal », explique Turok. Mais, selon lui, les équationséquations de la théorie des cordesthéorie des cordes permettent au temps d'exister avant le big bang...
Si ce modèle cyclique développé par Paul Steinhardt et Neil Turok est si intéressant, c'est surtout parce qu'il apporte une solution originale au problème de la constante cosmologique.
Le paradoxe de la constante cosmologique
Considérant que l'univers était statique, Albert EinsteinEinstein avait introduit dans ses équations la constante cosmologique afin de contrebalancer l'expansion de l'univers. Ainsi, deux forces opposées auraient agi sur l'expansion originelle issue du big bang : d'une part la gravitationgravitation, tendant à la freiner, d'autre part la constante cosmologique agissant comme une force répulsive.
En 1996, la communauté scientifique découvrait que l'expansion de l'univers s'accélérait. La constante cosmologique, décrivant une force de répulsion, était apparue comme la meilleure explication à cette accélération. Cependant, sa valeur mesurée en cosmologiecosmologie était 10120 fois inférieure à celle prévue par la physique des particules.
Pourquoi un tel écart ? Dans les années 80, des chercheurs avaient émis l'hypothèse que la constante cosmologique avait pu décroître au cours du temps, partant de la valeur prévue par la physique des particules et atteignant celle qu'on lui connaît aujourd'hui. Mais des travaux complémentaires avaient montré que, dans ce cas, la constante aurait dû diminuer pendant une duréedurée nettement supérieure à 14 milliards d'années. Tout simplement inconcevable, compte tenu de l'âge de notre univers, estimé à environ 14 milliards d'années !
Une « constante » qui diminue de plus en plus lentement !
Paul Steinhardt et Neil Turok émettent l'hypothèse que l'univers est emprisonné dans une boucle infinie et que, à chaque nouveau Big Bang, les compteurs de matièrematière et de radiation sont remis à zéro tandis que la valeur de la constante cosmologique demeure. Celle-ci diminue au cours des cycles en subissant des transitions quantiques successives. Les calculs des physiciens montrent que plus la valeur de la constante est grande, plus ces transitions sont rapides, tandis que plus elle diminue, plus elle varie lentement. On serait ainsi dans une période où la constante cosmologique est très faible et met un temps extrêmement long à se modifier.
Bien sûr, les avis sur ce modèle cyclique sont partagés. Mais les auteurs de l'article paru aujourd'hui dans la revue Science pensent que leur concept est vérifiable. D'une part, elle prédit que le big bang a émis des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles dans l'espace. D'autre part, la diminution de l'énergie du vide fait appel à un nouveau type de particules fondamentales nommées axionsaxions, qui doivent pouvoir être détectées.
De prime abord, une telle explication au paradoxe de la constante cosmologique peut sembler un peu extrême. Mais, comme le fait remarquer Sean Caroll de l'université de Chicago, la plupart des solutions moins extrêmes ont déjà été envisagées puis rejetées...
