L’univers pourrait « rebondir » pour l’éternité (vidéo)

La Nébuleuse de la Flamme. (ESO/IDA/Danois 1.5 m/R. Gendler, J.-E. Ovaldsen, C. Thöne et C. Féron)

De la plus petite bactérie à la plus grande galaxie, la mort se profile à l’horizon ; même si, en termes cosmiques, les échelles de temps sont trop grandes pour que nous puissions vraiment les comprendre. 

Finalement, même l’Univers lui-même devrait prendre fin – lorsque la dernière lumière s’éteint et que les morceaux froids et denses d’étoiles mortes sont tout ce qui reste.

C’est du moins ce qu’il en est dans les modèles cosmologiques actuels. Et si notre Univers ne mourait pas d’une mort froide, mais s’effondrait, se regonflait et s’effondrait encore, encore et encore, comme un poumon cosmique géant ?

Ce n’est pas exactement une théorie largement acceptée, mais pour certains cosmologistes, notre Univers pourrait n’être qu’un parmi une longue série de naissances, de morts et de renaissances sans début ni fin – pas un Big Bang , mais un Big Bounce .

Maintenant, les physiciens ont montré que la dernière itération de l’hypothèse Big Bounce – qui avait résolu des problèmes importants avec les itérations précédentes – a encore des limites assez importantes.

« Les gens ont proposé des univers rebondissants pour rendre l’Univers infini dans le passé, mais ce que nous montrons, c’est que l’un des types les plus récents de ces modèles ne fonctionne pas », a déclaré le physicien Will Kinney de l’Université de Buffalo.

« Dans ce nouveau type de modèle, qui traite des problèmes d’entropie, même si l’Univers a des cycles, il doit encore avoir un début. »

Actuellement, le modèle le plus accepté de notre Univers le voit émerger d’un point d’origine appelé une singularité. Il y a environ 13,8 milliards d’années, l’Univers tel que nous le connaissons a commencé à s’étendre à partir d’un temps et d’un espace incroyablement denses… pour une raison quelconque.

Malheureusement, les modèles qui soutiennent une explication du « Big Bang » n’ont pas grand-chose à dire sur ce à quoi pourrait ressembler une telle singularité. 

L’hypothèse du Big Bounce, en tant qu’alternative, pourrait esquiver la question d’une singularité en la supprimant entièrement. Un univers en train de s’effondrer rebondirait plutôt avant d’avoir atteint un tel moment de rupture de modèle.

L’hypothèse n’a pas été sans ses propres problèmes, cependant. Un Univers « rebondissant » sans cesse devrait également avoir une entropie sans cesse croissante, la mesure du désordre dans l’Univers. 

Si le Big Bang n’était que l’un d’une série éternelle de bangs, l’entropie aurait donc dû être très élevée ; pourtant ce n’était pas le cas. En fait, si l’Univers avait une entropie élevée au Big Bang, il ne pourrait pas exister tel que nous le connaissons .

En 2019, le Big Bounce a obtenu un sursis, avec la publication d’un modèle révisé qui contenait une solution à cet obstacle important qui avait contrecarré l’hypothèse pendant des décennies . 

Les chercheurs ont découvert que l’expansion de l’Univers à chaque cycle dilue suffisamment l’entropie pour ramener l’Univers à son état d’origine avant le prochain rebond.

C’était une affaire énorme, remettant apparemment le Big Bounce sur la table en tant que modèle cosmologique plausible; mais maintenant, d’autres scientifiques ont fait ce que les scientifiques font le mieux. Ils ont percé un nouveau trou dans le modèle révisé.

Kinney et sa collègue, la physicienne Nina Stein, également de l’Université de Buffalo, ont effectué une série de calculs et ont découvert qu’un univers cyclique ne peut pas remonter indéfiniment dans le passé.

« Pour faire court, nous avons montré qu’en résolvant le problème de l’entropie, vous créez une situation où l’Univers devait avoir un début », a expliqué Kinney . « Notre preuve montre en général que tout modèle cyclique qui supprime l’entropie par expansion doit avoir un début. »

Cela ne signifie pas que l’univers cyclique est mort dans l’eau. L’équipe note que leurs travaux ne s’appliquent pas au modèle de l’Univers cyclique du physicien Roger Penrose, appelé cosmologie cyclique conforme . 

Selon sa version d’un univers répétitif, chaque cycle se dilate à l’infini sans période de contraction. C’est quelque chose d’assez complexe et qui nécessitera d’autres recherches.

Pour l’instant, cependant, il semble que le Big Bounce va, à tout le moins, nécessiter un peu plus de réflexion pour rester viable.

« L’idée qu’il y avait un moment avant lequel il n’y avait rien, pas de temps, nous dérange, et nous voulons savoir ce qu’il y avait avant cela – y compris les scientifiques », a déclaré Stein . « Mais pour autant que nous puissions en juger, il doit y avoir eu un ‘début’. Il y a un point pour lequel il n’y a pas de réponse à la question ‘Qu’est-ce qui a précédé cela ?' »

La recherche a été publiée dans le Journal of Cosmology and Astroparticule Physics .

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