L'expansion de l'Univers, en trois minutes.

L’Univers est en expansion (il s’étire, dans toutes les directions) chaque jour, chaque heure, chaque minute, chaque seconde...

Il faut savoir que notre Univers est approximativement composé de 5% de matière baryonique (la matière qui compose l’humain, les planètes…), de 25% de matière noire (une forme de matière invisible qui permet de maintenir la cohésion des galaxies), et de 70% d’énergie sombre. C’est précisément cette dernière qui expand l’Univers.

Imaginez deux galaxies assez proches : à cause de l’expansion de l’Univers, les galaxies vont s’éloigner. Cependant, nous savons que la gravitation provoque l’attraction de deux objets entre eux. On peut alors constater que l’expansion est ralentie par la gravitation, voire inversée.

Néanmoins, en réalité, elle s’accélère à cause d’une énergie mystérieuse. Cette énergie se nomme : « énergie sombre » ou « énergie noire ». L’énergie noire pousserait l’Univers à s’expandre de plus en plus vite. Cette énergie invisible exercerait une action répulsive partout dans l’Univers - qu’elle remplirait de façon homogène. La nature de cette force reste pour l’instant encore un mystère. L’énergie noire pourrait découler du vide quantique, c’est-à-dire une énergie fondamentale, présente partout dans l’Univers de façon homogène. Aucune de ces hypothèses n’a été vérifiée.

Si l’Univers était constitué majoritairement de matière noire, alors la gravité prendrait le dessus et provoquerait l’effet inverse, créant ainsi une gigantesque collision. Pourquoi ? Parce que s'il y a matière, il y a gravitation.

Si l’Univers reste majoritairement constitué d’énergie sombre, alors l’expansion continuera. Mais si sa quantité augmentait, alors l’expansion serait plus rapide - ce qui entraînerait la séparation de toutes les structures du Cosmos. Ainsi, même les atomes qui composent la Terre finiraient par se séparer. En quelque sorte, tous les objets de l’Univers se désintégreraient.

Mais comment l’Univers va-t-il mourir ?

Dans 10¹⁴ années, il n’y aura plus assez d’hydrogène dans l’Univers pour que de nouvelles étoiles naissent. Les étoiles restantes vont donc mourir, en ne laissant que des cadavres d’étoiles. Il ne restera que des trous noirs, des étoiles à neutrons et des naines blanches qui se transformeront en naines noires. L’Univers sera alors plongé dans le noir complet.

Ce n’est pas tout ! Si le proton (particule chargée positivement) est instable, d’ici 10³⁶ à 10⁴³ années, les atomes finiront par s’évaporer, ne laissant que des trous noirs. Cependant, ils ne sont pas immortels. Dans 10¹⁰⁶ années, ils se seront évaporés à cause du rayonnement de Hawking¹. Toutefois, si le proton est stable, cela va durer encore plus longtemps. D’ici 10¹⁵⁰⁰ années, toute la matière dans l’Univers se transformera en Fer. Et dans 10^{10^76} années, la matière sera aspirée par des trous noirs, puis ils s’évaporeront.

Cependant cela peut se terminer plus rapidement qu’on ne le croit. Comme vu précédemment, à cause de l’expansion très rapide de l’Univers, toute chose finira sans doute par se disloquer.

Si Georges Lemaître, en 1927, a théorisé l'expansion de l'Univers, et Edwin Hubble, en 1929, en a apporté la preuve, celle-ci nous échappe toujours. L'énergie sombre n'est qu'une théorie, et tout ce qui en découle aussi. Nous ne serons plus là pour voir l'Univers mourir, mais quand même, tout cela n'est-il pas fascinant ?

[1] : Le rayonnement de Hawking est un rayonnement émis par tout trou noir qui lui fait perdre de la masse - et le fait donc "s'évaporer".

Par Quentin Lesage.