"Mort thermique", Big Crunch, Grande déchirure, bulle destructrice, rebond… : à quoi ressemblera la fin du monde, selon la science ?

The Big Crunch

"En ce moment, l'univers est en expansion, les galaxies s'éloignent les unes des autres. Pendant longtemps, les physiciens ne savaient pas avec certitude si cette expansion continuerait indéfiniment ou si elle s'arrêterait et si tout s'effondrerait à nouveau, poursuit la cosmologiste. Et nous ne sommes toujours pas complètement certains. Et pendant longtemps, il y a eu une théorie selon laquelle il semblait que l'univers allait s'effondrer. La façon dont cela se produirait ? L'expansion s'arrêterait puis s'inverserait. Les galaxies lointaines, qui actuellement, s'éloignent de plus en plus de nous, commenceraient à se rapprocher. Et l'univers deviendrait plus dense et plus chaud. Tout serait en quelque sorte "écrasé". Et dans les derniers instants de ce "Big Crunch", toute la matière se rassemblerait, mais aussi toute l'énergie. Toute la lumière et le rayonnement dans l'univers deviendraient plus brillants et plus forts. Par conséquent, tout brûlerait. C'est donc une possibilité assez terrifiante ! Mais d'après ce que nous savons maintenant, ce scénario n'est pas très probable, car il ne semble pas que l'univers ralentisse son expansion. Le Big Crunch n'arrivera donc probablement pas, mais s'il devait arriver, il aurait lieu dans au moins des milliards et des milliards d'années."

The Big Rip (La Grande déchirure)

"L'une des choses qui rendent les prédictions difficiles pour la fin de l'Univers est que nous ne comprenons pas complètement pourquoi l'univers est en expansion, comme c'est le cas actuellement. Cette expansion s'accélère et cette accélération est causée par "quelque chose", décrit Katie Mack. Nous l'appelons l'énergie noire. Mais, en réalité nous ne savons pas ce qu'est cette énergie noire ! Donc, par exemple, elle pourrait se modifier au cours du temps : elle pourrait peut-être devenir plus puissante. Dans ce cas, nous pourrions avoir ce qu'on appelle "une grande déchirure", qui constitue un autre des cinq scénarios possibles. Dans ce scénario du "Big Rip", l'expansion devient si rapide et si violente qu'elle commence à tirer, à déchirer des choses dans l'univers et finit par déchirer l'univers tout entier. Si nous comprenions ce que faisait l'énergie noire, nous pourrions faire la différence entre ces deux premiers scénarios. Nous saurions par exemple si un Big Crunch est possible parce que, dans ce cas-là, l'énergie sombre changerait, de sorte qu'elle commencera à pousser au lieu de tirer. Cela dit, le Big Rip ou Grande déchirure n'arrivera probablement pas, mais si cela arrivait, cela prendrait au moins des centaines de milliards d'années pour arriver, d'après nos données actuelles."

The Big Freeze ou la mort thermique

"Si l'énergie noire est en revanche une "constante cosmologique", si, en fait, c'est juste une propriété de l'espace qui ne se modifie pas dans le temps, alors nous nous retrouvons avec une mort thermique (ou Big Freeze), c'est très clair, assure la scientifique. Pour le moment, c'est ce qu'on pense qui est le plus probable. Actuellement, avec l'expansion, l'univers devient plus grand, les galaxies s'éloignent de plus en plus et ce processus s'accélère. Autrement dit, l'expansion s'accélère, les galaxies s'éloignent de plus en plus de nous à mesure que l'univers devient plus grand, et ce de plus en plus vite.

Et si, comme cela semble être le cas, cela continue comme cela, nous pensons qu'au fil du temps, l'univers deviendra de plus en plus vide à mesure que les choses s'éloignent de plus en plus. Il fera plus froid. Le rayonnement se dispersera davantage, il fera plus sombre. Et au fil du temps, tout sera tellement dispersé que de nouvelles étoiles ne pourront pas se former, ni de nouvelles galaxies. Toutes les étoiles qui existent actuellement commenceront à s'éteindre parce qu'elles n'auront plus de carburant à brûler. Des trous noirs se formeront et ensuite disparaîtront. La matière se décomposera et finalement vous arriverez à ce point où tout se décompose et il ne reste pratiquement plus rien dans l'univers. Il ne reste que des radiations. La toute petite quantité de radiations qui reste, la dernière étape de cela, est appelée la mort thermique. Ce nom vient du fait qu'il ne reste pratiquement plus rien à part, cette petite quantité de chaleur résiduelle de l'univers et c'est tout. Cela donnerait un Univers très froid, très sombre, très vide, solitaire…

Cela arriverait dans des milliards et des milliards et des milliards et des milliards et des milliards d'années. Un très long laps de temps à partir de maintenant, mais nous n'avons pas de mots adéquats pour décrire à quel point il est long. On sait cependant que dans ce scénario de "mort par la chaleur", l'univers devient déjà très, très sombre, donc plus très intéressant, dans les cent prochains milliards d'années."

Le rebond

"Pourrait-il y avoir une nouvelle naissance, après cette mort thermique ? Ce n'est pas clair, indique l'astrophysicienne. Il existe des théories sur les univers cycliques, sur les univers qui rebondissent, et dans l'un d'entre eux, la mort thermique se produit, puis un nouvel univers apparaît après. En fonction de la structure du cosmos, vous pouvez avoir des théories selon lesquelles il y a un nouveau commencement après la fin. Mais dans tous les cas, il y a une fin. Tout est détruit ! L'idée d'un rebond n'est pas l'idée la plus populaire parmi les scientifiques, mais elle est aussi assez nouvelle. Il n'y a donc pas encore beaucoup de chercheurs qui y réfléchissent. Peut-être de nouvelles théories apparaîtront-elles et de nouvelles preuves nous indiqueront cette direction dans le futur… Pour déterminer si nous pourrions avoir un rebond, nous devons notamment beaucoup mieux comprendre le début de l'univers, car il pourrait y avoir des signes dans les observations de l'univers très primitif qui suggèrent qu'il y a eu une phase antérieure avant celle-ci. Et donc si c'est le cas, cela pourrait indiquer que nous aurons un rebond dans le futur."

La désintégration du vide

"Techniquement, un scénario pourrait se passer à n'importe quel moment : celui de la désintégration du vide, décrit encore Katie Mack. Cette possibilité dépend de cette idée que le champ d'énergie dans l'espace appelé le champ de Higgs pourrait changer soudainement. Ce qui se passerait, c'est qu'il y aurait une sorte d'événement quantique quelque part dans l'espace, qui modifierait ce champ d'énergie et qui s'étendrait, se propagerait dans l'espace comme une "bulle de la mort" qui détruirait tout. Il pourrait y avoir de petits changements dans ce champ d'énergie à l'échelle quantique (donc à toute petite échelle) et ils auraient de grands effets car le champ se propagerait à partir de cet endroit infinitésimal et minuscule et se propagerait très rapidement. Mais le comportement de ce champ d'énergie est intrinsèquement déterminé par la mécanique quantique et cela le rend par définition imprévisible. La raison pour laquelle nous ne pouvons pas dire avec certitude quand cela se produirait est que les événements quantiques sont intrinsèquement imprévisibles en termes de "quand" et "comment" ils se produisent. Nous pouvons donner à ces événements des probabilités, nous pouvons deviner certains taux, mais nous ne savons pas avec certitude quand cela se produira ou où cela se produira ou si cela se produira si nous ne comprenons pas le champ de Higgs. Et c'est pourquoi c'est imprévisible et c'est pourquoi on ne peut pas dire avec certitude qu'une désintégration du vide ne se produirait pas maintenant si cela pouvait se produire. Mieux comprendre le champ de Higgs pourrait nous permettre de savoir si notre Univers est vraiment instable ou s'il va continuer pendant longtemps. Mais cela dit, nous ne pensons pas qu'une désintégration du vide soit probable dans les prochains milliards d'années. Ce n'est pas quelque chose dont il faut s'inquiéter."

Trois questions à Katie Mack, astrophysicienne

Quid de la Terre dans ces différents scénarios de fin de l'Univers ? Existera-elle à cette époque ?

Notre planète sera en effet condamnée bien plus tôt. Nous tournons autour du soleil, qui a une durée de vie. Le soleil va changer au cours des prochains milliards d'années. Dans un milliard d'années environ, le soleil deviendra si brillant qu'il brûlera les océans de la Terre, les fera bouillir et rendra la Terre inhabitable. Et puis, après 5 milliards d'années environ, le soleil se dilatera et il est possible que la Terre y tombe. Le Soleil avalera en tout cas les deux premières planètes, Mercure et Vénus, et peut-être ensuite la Terre. Ou peut-être que la Terre sera expulsée quelque part dans les profondeurs du système solaire. Mais en tout cas, la Terre sera en très mauvaise posture à ce moment-là. Nous ne nous attendons donc pas à être sur Terre pour observer tout cela ! Mais peut-être que nous aurons quitté la Terre. Peut-être que nous monterons dans des vaisseaux spatiaux et que nous irons ailleurs, je ne sais pas. Peut-être que nous deviendrons tous des robots ! Beaucoup de choses peuvent se passer en des milliards d'années (rire) !

Par ailleurs, dans environ 4 milliards d'années, notre galaxie entrera en collision avec une autre galaxie appelée la galaxie d'Andromède. Et cela entraînera certainement des changements. Ce qui se passera, c'est que les deux galaxies se rassembleront et tout sera très mélangé, mais ce sera alors une nouvelle grande galaxie. Et il y aura de nouvelles étoiles qui se formeront, des supernovae qui exploseront, beaucoup de chaos dû à ce mélange. Mais cette nouvelle galaxie survivra pendant longtemps. Cela se passera après que la Terre ne sera plus habitable et que les océans auront déjà brûlé. La Terre pourrait ou non tomber dans le soleil à peu près au même moment.

Pourquoi serait-ce intéressant pour nous d'apprendre toutes ces choses sur la fin de l'Univers ? Ce n'est pas comme si on pouvait faire quelque chose pour l'empêcher…

Tout cela est totalement hors de notre contrôle, mais je pense que c'est intéressant pour deux raisons. La principale est que nous sommes simplement curieux de l'avenir. Une autre chose est qu'à mesure que nous en apprenons davantage sur l'univers, nous comprenons mieux comment la physique fonctionne ici, et cela pourrait conduire à de nouvelles découvertes qui sont plus utiles que de simplement savoir comment l'univers va se comporter. Si nous comprenions l'énergie noire, par exemple, peut-être que cela nous apprendrait quelque chose sur la physique, qui pourrait être incorporé dans la technologie… Moi et mes collègues, la plupart du temps, nous pensons à cette fin de l'Univers de manière très abstraite, nous nous laissons donc prendre par les mathématiques et nous ne pensons pas trop à la réalité. Mais parfois, lorsque je pense à la mort de la Terre et à la mort de l'univers, cela me rend triste. Mais c'est si loin et il y a d'autres choses dans la vie qui sont très immédiates… C'est donc difficile de vraiment s'y laisser prendre. Mais oui, parfois, ça me rend triste. Parfois, on peut juste en rire parce que c'est trop gros pour y réfléchir ! Mais certains de mes collègues s'inquiètent aussi de la possibilité que nous soyons tous oubliés, au final…

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Certains artistes, (comme Hozier dans la chanson No Plan) sont même inspirés pour leurs œuvres par votre travail, cela vous surprend ?

C'est surprenant qu'ils soient inspirés par mon travail en particulier mais en termes de sujet, je pense que oui, je pense que beaucoup de gens se soucient de l'avenir de l'univers. Je peux comprendre que cela intéresse un artiste qui pense à l'avenir ultime. Et en effet, c'est vrai que la fin de l'Univers peut être symbolique pour beaucoup de choses : l'amour, la vie humaine…