Comment finira l'univers? "Pas avec fracas mais avec un gémissement", écrit le poète américain T.S. Eliot concernant la fin du monde. Mais si vous voulez une réponse plus précise, vous constaterez que les physiciens ont passé d'innombrables heures à retourner cette question dans leur esprit et ont parfaitement rangé les hypothèses les plus plausibles en quelques catégories.
"Dans les manuels et les cours de cosmologie, nous apprenons qu'il existe trois futurs fondamentaux pour l'univers", a déclaré Robert Caldwell, cosmologiste à l'Université de Dartmouth à Hanovre, dans le New Hampshire.
Dans un scénario, le cosmos pourrait continuer à se développer pour toujours, avec toute la matière se désintégrant finalement en énergie dans ce qui est connu comme une "mort par la chaleur", a déclaré Caldwell. Alternativement, la gravité pourrait provoquer l'effondrement de l'univers, créant un Big Bang inversé, appelé Big Crunch (nous l'expliquerons plus tard). Ou, il y a la possibilité que l'énergie sombre fasse accélérer l'expansion de l'univers de plus en plus vite, évoluant en un processus incontrôlable connu sous le nom de Big Rip.
Avant de discuter de la fin de l'univers, entrons dans sa naissance. Notre compréhension actuelle est que le temps et l'espace ont commencé pendant le Big Bang, quand un point subatomique, ultra-chaud et super-dense a explosé vers l'extérieur. Une fois que les choses se sont suffisamment refroidies, les particules ont commencé à former de plus grandes structures comme les galaxies, les étoiles et toute vie sur Terre. Nous vivons actuellement environ 13 milliards d'années après le début de l'univers, mais, compte tenu des différents scénarios de sa disparition, on ne sait pas combien de temps l'univers persistera.
Dans le premier scénario - l'univers tire sa révérence à cause de la mort par la chaleur - toutes les étoiles du cosmos brûleront leur carburant, la plupart d'entre elles laissant des restes denses appelés naines blanches et étoiles à neutrons. Les plus grandes étoiles s'effondreraient dans des trous noirs. Bien que ces bêtes ne soient pas aussi voraces qu'elles sont souvent dépeintes, avec suffisamment de temps, leur attraction gravitationnelle massive attirerait la plupart des matières dans leurs gueules dévorantes.
"Alors quelque chose de spectaculaire pourrait se produire", a expliqué Caldwell à Live Science.
On pense que les trous noirs dégagent un type d'émission spécial appelé rayonnement Hawking, du nom du défunt physicien Stephen Hawking, qui a d'abord postulé la théorie. Ce rayonnement prive en fait chaque trou noir d'une toute petite masse, provoquant une évaporation lente du trou. Après 10 à 100 ans (c'est le numéro 1 suivi de 100 zéros), tous les trous noirs se dissiperont, ne laissant derrière eux que de l'énergie inerte, selon Kevin Pimbblet, astrophysicien à l'Université de Hull au Royaume-Uni.
Sous le Big Crunch, en revanche, l'attraction gravitationnelle des étoiles et des galaxies recommencerait un jour à rassembler l'univers entier. Le processus se déroulerait un peu comme un Big Bang en arrière, avec des amas galactiques s'écraser et fusionner, puis des étoiles et des planètes fusionnant ensemble, et enfin, tout dans l'univers formerait à nouveau un endroit dense d'une taille infiniment petite.
Un tel résultat fournit une certaine symétrie temporelle au cosmos. "C'est bien rangé et propre", a déclaré Caldwell. "C'est comme lorsque vous faites du camping, ne laissez rien derrière vous."
La dernière possibilité de base pour la fin de l'univers est connue sous le nom de Big Rip. Dans ce scénario, l'énergie sombre - la substance mystérieuse qui agit en opposition à la gravité - sépare tout morceau par morceau. L'expansion du cosmos s'accélère jusqu'à ce que les galaxies lointaines s'éloignent de nous si rapidement que leur lumière ne soit plus visible. Alors que l'expansion s'accélère, des objets de plus en plus proches commencent à disparaître derrière ce que Caldwell a décrit comme un «mur de ténèbres».
"Les galaxies se séparent, le système solaire se sépare, laissez libre cours à votre imagination", a-t-il déclaré. "Les planètes, puis finalement les atomes, puis l'univers lui-même."
Quelle "fin" se produira?
Parce que les propriétés de l'énergie sombre ne sont pas encore bien comprises, les chercheurs ne savent pas lequel de ces scénarios prévaudra. Caldwell a déclaré qu'il espérait que les observatoires en développement tels que le télescope infrarouge à champ large de la NASA (WFIRST), ou le grand télescope synoptique de levé (LSST), qui sera bientôt déployé, aideront à élucider le comportement de l'énergie noire, peut-être à mieux comprendre la fin de l'univers.
Il existe d'autres perspectives exotiques sur la façon dont le cosmos pourrait donner un coup de pied au seau. Selon les lois connues de la physique, il est possible que le boson de Higgs - une particule qui est responsable de donner à toutes les autres particules connues leur masse - pourrait un jour tout détruire. Lorsqu'il a été découvert en 2012, le Higgs avait une masse d'environ 126 fois celle d'un proton. Mais il est théoriquement possible que cette masse change. C'est parce que l'univers n'est peut-être pas dans sa configuration d'énergie la plus basse possible en ce moment. Le cosmos entier pourrait être dans ce qui est connu comme un faux vide instable, par opposition à un vrai vide. Si les Higgs se désintégraient d'une manière ou d'une autre en une masse inférieure, alors l'univers tomberait dans un véritable état de vide à basse énergie.
Si les Higgs subissaient soudainement une masse inférieure et des propriétés différentes, alors tout le reste de l'univers serait affecté de la même manière. Les électrons pourraient ne plus pouvoir tourner autour des protons, rendant les atomes impossibles. De même, les photons peuvent développer une masse, ce qui signifie que le soleil peut ressembler à une averse. On ignore si des créatures vivantes pourraient survivre à un tel état.
"Je classerais cela comme une sorte de catastrophe environnementale liée à la physique des particules", a déclaré Caldwell. "Cela ne cause pas directement la disparition de l'univers - cela en fait juste un endroit pourri où vivre."
