Big Crunch

Big Crunch

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En cosmologie, le Big Crunch est une des fins possibles à notre Univers. Analogiquement au principe du Big bang, certains scientifiques lancent la théorie du Big Crunch, c'est-à-dire l'effondrement de l'univers. Ce serait un "big-bang à l'envers". Si la densité de l'univers est suffisante, la gravitation prend le pas sur l'expansion et se transforme en un phénomène de symétrie, une contraction. Des trous noirs se formeront et s'attireront mutuellement, ce qui accélérera encore l'effondrement. Vers la fin de cet effondrement, l'univers aura atteint une densité et une température gigantesques et se retrouvera confiné dans un espace minuscule.

Sommaire

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Le Big Crunch [modifier]

Représentation du Big Crunch.  On se rend compte qu'au plus l'univers diminue de volume, au plus la matière qui la compose est dense ce qui ne fait qu'accélérer le processus.
Représentation du Big Crunch.
On se rend compte qu'au plus l'univers diminue de volume, au plus la matière qui la compose est dense ce qui ne fait qu'accélérer le processus.
Une section d'un univers subissant le big Crunch
Une section d'un univers subissant le big Crunch[1]

L'univers présente deux phénomènes principaux en opposition : celui de l'expansion et celui de la gravitation. L'expansion résulte de notre Big Bang, l'attraction est le phénomène physique majeur qui régit l'espace-temps tout entier.

Un paramètre s'ajoute à cela, celui de la quantité de matière que l'univers contient. C'est ce paramètre qui décide qui de l'effondrement gravitationnel ou de l'expansion l'emporte. Si la masse de l'univers dépasse une certaine valeur appelée Masse critique, alors l'effondrement, l'attraction prendra le dessus. Cette loi se vérifie avec la loi de gravitation universelle, où F, Force de gravitation, est proportionnelle à la masse étudiée M.

Au delà de la masse critique, l'expansion va ralentir, s'arrêter, puis faire demi-tour et donc un phénomène de contraction va commencer, cela jusqu'à ce que l'on obtienne un volume identique à un point, assimilable à celui à l'origine du big bang. Ce phénomène est appelé Big Crunch. Dans ce cas, on parle d'un univers fermé car confiné entre deux valeurs et voué à se contracter sur lui-même. Cette fin correspondrait à une courbure spatiale positive. Il n'est pas exclu qu'expansion et contraction de l'univers se poursuivent infiniment, que Big Bangs et Big Crunchs s'enchaînent ; c'est ce que l'on appelle le modèle cyclique.

D'un autre côté si la masse de l'univers est inférieure à la masse critique, l'expansion continue. Il faut voir alors en la fin de l'univers non pas le Big Crunch mais le moment où tous les stocks de matière à fusionner (principalement l'hydrogène) seront utilisés par les étoiles. Cela entraînera la mort des étoiles. Cette autre fin de l'univers fait de notre univers un univers dit ouvert car ne s'effondrant pas mais voué à s'étendre (et pouvant finalement ne plus dégager de l'énergie). À moins que d'ici là, un autre paramètre n'intervienne, par exemple différents astres qui utiliseraient la fission d'atome comme système d'apport en énergie, et renouvelleraient par la même occasion les stocks en hydrogène.

Une belle image :

Le destin de l'univers s'apparente à celui d'une balle que l'on jette en l'air. Tous frottements négligés, si la masse de la balle est assez importante, par rapport à la force de lancée initiale, la balle finira par retomber sur le sol (puis rebondira jusqu'à la hauteur initiale, etc.). Il s'agit alors d'un univers fermé. Par contre, si la masse de la balle ne dépasse pas le point limite qui la fait retomber, cette balle finira par atteindre l'espace et ne plus jamais retomber. C'est le cas de l'univers ouvert.

Masse de l'univers [modifier]

Il est donc intéressant d'essayer d'évaluer la masse de l'univers et de vérifier si elle se trouve au-delà ou non de la masse limite.

Pour cela, les scientifiques s'intéressent au deutérium (isotope d'hydrogène car avec un neutron en plus). En cosmologie, on considère le deutérium comme indicateur le plus fiable de la quantité de matière de l'univers. En effet l'hydrogène est le principal élément de l'univers, et l'on estime que la quantité de deutérium est inversement proportionnelle à celle de baryons, protons, électrons (les baryons sont des particules élémentaires formées de 4 quarks). En gros, moins on a de deuterium, plus on a de matière dans l'univers. Or, récemment, on a pu évaluer grâce au télescope spatial infrarouge ISO la quantité de deutérure d'hydrogène, principal réservoir de deutérium de l'univers aux environs de la nébuleuse d'Orion (à 1500 années lumières). Notons que cette région de l'univers est très représentative de l'univers en général car très riche en éléments divers.

Après observation, le résultat des recherches donne 1 atome de deutérium pour 100 000 atomes d'hydrogène.
Si ce rapport avait été du type 1 pour 1 million, il y aurait plus de particules élémentaires en général, et donc on aurait dépassé la masse critique. Ce n'est pas le cas, la marge est d'ailleurs assez grande d'autant plus que les approximations ont été faites en faveur d'un univers fermé. Pour ainsi dire, notre univers ne devrait pas s'effondrer sur lui-même. La première pensée de la majorité des scientifiques, c'est-à-dire que l'univers est ouvert, semble donc être la bonne.

Voir aussi [modifier]

Notes [modifier]

  1. L'animation est bien entendu incomplète : le processus de compression se poursuit jusqu'a atteindre le Mur de Planck.

Articles connexes [modifier]


Liste de tous les modèles cosmologiques
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16/09/2007
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