Les scientifiques ont depuis longtemps proposé un modèle dans lequel l’univers pourrait cesser de s’étendre, aboutissant à un Big Crunch qui réinitialiserait l’espace et le temps tel que nous le connaissons. En revanche, un couple de physiciens théoriciens a proposé une troisième voie. L’univers ne finira jamais, et dans une étude visant à définir la nature de l’énergie sombre, les physiciens proposent que l’expansion cosmique n’est pas toujours constante. L’énergie sombre peut s’allumer et s’éteindre périodiquement, parfois faisant gonfler l’univers, d’autres fois le réduisant jusqu’à ce qu’il n’y ait plus les bonnes conditions pour qu’un nouveau Big Bang se produise et qu’un nouvel univers naisse.
L’énergie sombre et la croissance de l’univers
Notre univers vit actuellement une phase d’expansion incontrôlée. Le cosmos s’agrandit de plus en plus rapidement à chaque instant. Les cosmologistes ne comprennent pas la cause de cette accélération et supposent que la cause est l’énergie sombre. Si cette accélération persiste, notre univers finira par se dilater dans l’oubli, avec toute la matière et les radiations trop éloignées les unes des autres.
Mais ce ne serait pas la première phase de croissance incontrôlée. Aux premiers instants du Big Bang, les énergies et les densités étaient si extrêmes que la physique que nous connaissons ne serait pas valable. C’est pourquoi on parle de singularité, un point de densité infinie où notre connaissance mathématique et physique n’a aucune valeur.
Ensuite, l’univers a connu une période d’expansion incroyablement rapide connue sous le nom d’inflation, également peu comprise pour le moment. Les physiciens théoriciens se sont longtemps demandé si ces deux phases d’expansion accélérée, l’une aux premiers instants du Big Bang et l’autre à l’époque actuelle, sont liées entre elles. Est-il également possible qu’il y ait une entité qui les guide toutes les deux ?
Un cycle infini
Pour répondre à cette question, un couple de physiciens théoriques a publié une étude (ref.) le 7 février sur arXiv qui a examiné un modèle cosmologique dans lequel l’énergie sombre a toujours joué un rôle clé. Les recherches précédentes avaient suggéré que l’énergie sombre s’allume à différents moments pour guider l’expansion cosmique. Mais la nouvelle recherche propose un modèle plus réaliste qui inclut la matière et le rayonnement.
L’objectif principal de l’étude est de voir si l’énergie sombre peut éviter la singularité du Big Bang, avoir guidé l’inflation et accélérer l’univers contemporain. Pour éviter la singularité initiale, l’univers n’aurait pas commencé à partir d’un point de densité infinie. Alors que l’univers dans lequel nous vivons serait le résultat d’une série infinie de “grands rebonds” répétés.
Dans ce scénario, l’énergie sombre guide l’univers jusqu’à ce qu’il atteigne une certaine taille. Mais ensuite, cette énergie se transforme, forçant l’univers à se contracter. Le cosmos subit donc une grande crise, mais juste avant d’atteindre un état de densité infinie (la singularité), l’énergie sombre génère une nouvelle période d’inflation incroyablement rapide, recommençant le cycle.
La correction mathématique
Malgré le succès initial, les chercheurs n’ont pas pu trouver une classe générique de modèles d’énergie sombre qui pourraient toujours conduire aux mêmes résultats. Pour remédier à ce problème mathématique, ils ont dû artificiellement insérer une valeur inférieure pour l’expansion actuelle accélérée par rapport à ce que prévoit la mécanique quantique pour obtenir le résultat exact.
Cependant, cette nouvelle recherche va dans une direction prometteuse, offrant une plateforme valide pour explorer d’autres modèles comme celui-ci. Probablement, l’humanité n’est pas destinée à vivre dans un cosmos froid et vide, car l’énergie sombre pourrait se comporter différemment de ce que nous pensons aujourd’hui dans un avenir lointain. Seule la recherche continue révélera notre destin.