Big Freeze : qu'est-ce que c'est ?

Le Big Freeze (le grand gelgel) désigne en cosmologie un état final d'un univers en expansion éternel.

Principes du Big Freeze

Parfois aussi appelé le Big Chill, ce qui peut se traduire par le grand froid en français, un tel état de l'univers correspond à un futur éloigné où toutes les étoiles sont éteintes et où les sources d'énergies encore disponibles, comme des trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs s'évaporant, sont en train de se tarir. Cela correspond à la fameuse mort thermique de l'univers déjà évoquée par les fondateurs de la thermodynamique au XIXe siècle. L'énergie contenue dans l'univers n'est alors plus disponible pour entretenir des mouvements et des structures vivantes parce que la température est uniforme.

Appliqué à un système isolé, n'échangeant ni travail ni chaleurchaleur avec l'extérieur, le second principe de la thermodynamiquesecond principe de la thermodynamique implique en effet que la fonction d'état du système, baptisée entropieentropie, ne peut que croître pour atteindre une valeur maximale où le système reste en équilibre. C'est une traduction compliquée de la constatation simple que tout système physiquephysique laissé à lui-même, comme un être vivant, tend à se désorganiser. Cela implique aussi que dans toute transformation de l'énergie dans ces systèmes, la capacité d'utiliser l'énergie pour produire du travail et de l'organisation se perd, on parle souvent d'une dégradation de la qualité de l'énergie. 

Appliqué à l'univers conçu comme un système isolé, cela voudrait dire que celui-ci s'achemine lentement mais inexorablement vers la « mort thermique » où le désordre serait maximal.

Le Big Freeze sera-t-il la fin de l'univers ?

La découverte de l'expansion accélérée de l’univers, et donc la présence d'énergie noireénergie noire, pourrait faire croire que l'univers finira fatalement par un Big Freeze et pas par un Big CrunchBig Crunch, mais nous n'en savons rien. Il faudrait que l'on puisse déterminer la nature exacte de l'énergie noire mais bien des hypothèses autres qu'une simple constante cosmologiqueconstante cosmologique sont possibles.

Lawrence Krauss, un cosmologiste de renommée internationale, et son collègue, Robert J. Scherrer, ont examiné dans l'hypothèse d'une fin en forme de Big Freeze, le futur de l’univers au cours des prochaines 3.000 milliards d'années.

De façon surprenante, il se pourrait pourtant que le Big Freeze ne soit pas vraiment la fin de l'univers mais bien une phase transitoire avant un retour à l'état de Big BangBig Bang. C'est en effet l'hypothèse de Roger PenroseRoger Penrose avec son modèle de cosmologie cyclique conforme.