La fin de tout (astrophysiquement parlant) Katie Mack Scribner (2020)

Les scientifiques savent comment le monde se terminera. Le Soleil manquera de carburant et entrera dans sa phase de géante rouge. Son éclat final de gloire s’étendra et engloutira les planètes les plus proches, laissant la Terre une roche carbonisée et sans vie. Il reste environ cinq milliards d’années à notre planète.

Avec cette image sombre, l’astrophysicienne théorique Katie Mack commence son livre sur la fin de l’Univers – une perspective beaucoup plus incertaine. Les cosmologistes regardent généralement en arrière, car toutes les preuves qu’ils peuvent examiner avec des télescopes sont loin et concernent des choses qui se sont passées il y a longtemps. Utiliser les mouvements d’étoiles et de galaxies éloignées pour prédire des futurs possibles implique davantage de spéculations.

Entre les mains de Mack, cette spéculation en fait une histoire fascinante. Les humains sont, écrit-elle, « une espèce en équilibre entre la conscience de notre insignifiance ultime et la capacité d’aller bien au-delà de nos vies mondaines, dans le vide, pour résoudre les mystères les plus fondamentaux du cosmos ». Elle est une talentueuse communicatrice de complexes la physique, et la passion et la curiosité pour l’astronomie qui en ont fait une oratrice populaire et une présence sur Twitter sont ici évidentes (tout comme certaines blagues ringardes et une coda moins convaincante sur la nouvelle recherche en physique tangentielle au thème central.)

Mack commence au début, avec le Big Bang. Ce qui a suivi était l’inflation – une période d’expansion rapide. Ensuite, des structures de matière noire se sont formées et les éléments constitutifs des étoiles, des planètes, de la vie et des galaxies se sont assemblés. Actuellement, l’énergie noire, censé envahir l’Univers, contrecarre d’une manière ou d’une autre les forces de gravité pour continuer à conduire l’expansion.

Le destin de l’Univers dépend de la poursuite, de l’accélération ou de l’inverse de cette expansion.

The Big Crunch

Astrophysique Cela a longtemps considéré comme le dénouement le plus probable comme un renversement du Big Bang – le Big Crunch. En dehors de notre voisinage cosmique, chaque galaxie s’éloigne de nous; un signe clair d’expansion. Si l’Univers contient suffisamment de matière, y compris de la matière noire, l’attraction gravitationnelle combinée de tout arrêtera progressivement cette expansion et précipitera l’effondrement ultime. Au fil du temps, les galaxies, puis les étoiles individuelles, se briseront plus fréquemment les unes contre les autres, tuant toute vie sur les planètes voisines. Dans les derniers instants, alors que les densités et les températures montent en flèche dans un brasier qui se contracte, tout ce qui reste s’éteindra en un seul point.

Mais l’énergie sombre pourrait signifier qu’une fin différente attend. Les premières années de l’évolution de l’Univers ont été déterminées par la quantité de matière qu’il contenait; au cours des derniers milliards d’années, l’énergie noire a commencé à dominer, poussant l’univers vers l’extérieur. Les données actuelles du télescope Planck de l’Agence spatiale européenne et d’autres sources sont cohérentes avec cette expansion qui se poursuit pour toujours.

Appelée Heat Death ou Big Freeze, cette apocalypse sera « lente et angoissante », écrit Mack. En thermodynamique termes, explique-t-elle, l’Univers se rapprochera d’un état de température minimale et d’entropie maximale. À mesure que tout s’éloigne de plus en plus, le matériau des étoiles mortes se dispersera, de sorte que de nouvelles étoiles ne pourront plus se former et les galaxies dont elles font partie cessera progressivement de grandir. C’est comme une suffocation de toute activité astrophysique, alors que le carburant de la croissance et de la reproduction devient si diffus qu’il devient inutilisable. C’est une fin « marquée par un isolement croissant, une décomposition inexorable et un fondu dans l’obscurité qui dure depuis des éternités ”.

La troisième disparition dont parle Mack est le Big Rip. C’est en réserve si l’énergie noire accélère l’expansion encore plus que ce qui est actuellement prévu. En tant que ballons de l’univers, les forces gravitationnelles ne pourront finalement pas maintenir ensemble les amas galactiques. Les étoiles seront dépouillées les unes des autres et les systèmes solaires comme le nôtre n’auront pas la force de rester ensemble. Les étoiles et planètes restantes exploseront. Enfin, les derniers atomes seront déchirés.

Les dernières mesures indiquent une mort par la chaleur, mais un Big Crunch ou Big Rip sont dans leurs incertitudes.

Le scénario apocalyptique final qui Mack décrit est extrêmement improbable: la désintégration sous vide. Une petite bulle de «vrai vide» pourrait se former, en raison de l’instabilité du champ associée au boson de Higgs. Cela peut arriver si, par exemple, un trou noir s’évapore dans le mauvais sens. Une telle bulle se dilaterait à la vitesse de la lumière, détruisant tout, jusqu’à ce qu’elle annule l’univers. La désintégration sous vide peut déjà avoir commencé dans un endroit éloigné. Nous ne le verrons pas venir.

Mais ne vous inquiétez pas. Comme Mack le conseille, peu importe ce à quoi cela ressemble, la fin ne sera probablement pas proche avant au moins 200 milliards d’années.