Le Big Rip est l’un des scénarios du destin futur de l’univers, qui est basé sur l’équation d’état du modèle cosmologique et qui suppose la rupture de toutes les structures existantes, jusqu’aux atomes.
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L’histoire
Dans les années 1910 et 1920, un certain nombre de scientifiques ont observé que des objets cosmiques proches, comme la nébuleuse d’Andromède ou les céphéides, s’éloignaient de la Terre à une certaine vitesse. À la suite de ces observations, l’éminent astronome américain Edwin Hubble a formulé sa loi éponyme, selon laquelle l’univers est en expansion. Un tel effet a immédiatement trouvé une explication face à l’inertie du Big Bang. On a supposé que la gravité avait un effet négatif sur l’inertie et que, par conséquent, au bout d’un certain temps, l’expansion s’arrêterait, l’univers serait dans un état stable pendant un moment, puis il commencerait à se rétracter.
La gravité colossale devrait être possédée par de la «matière noire» invisible, mais connue de nous depuis longtemps, sous l’effet de laquelle pourrait se produire ce que l’on appelle la «Grande Compression». Mais les observations ultérieures de corps cosmiques ont conduit les scientifiques à penser que l’Univers ne ralentit pas son expansion, et en 1998, lors de l’étude des supernovae, les astronomes ont découvert que l’expansion était accélérée. Pour décrire le phénomène observé dans le modèle de l’Univers, il a fallu introduire un nouveau type d’énergie, l'»énergie noire».
La nature de l’énergie noire
L’un des modèles les plus probables de l’Univers, qui satisfait également aux équations de la théorie générale de la relativité, est le modèle cosmologique du scientifique soviétique Alexander Friedman, qu’il a décrit en 1922. Selon ce modèle, la gravitation dépend non seulement de la densité de la matière, mais aussi de la pression du milieu lui-même. La nature des différents milieux est déterminée par le paramètre «w», qui est égal au rapport entre la pression du milieu et sa densité d’énergie.
Examinons maintenant brièvement les trois modèles les plus réalistes d’énergie noire.
Quintessence
Selon cette hypothèse, l’énergie noire est représentée par l’excitation de particules d’un champ scalaire dont la densité peut varier dans l’espace-temps. Le paramètre w prend dans ce cas des valeurs supérieures à-1 et inférieures à-1/3.
Énergie du vide (w = -1)
On suppose que l’énergie noire est inhérente à tout volume d’espace, c’est la densité d’énergie du vide pur. Dans ce cas, sa densité reste inchangée. Il convient de noter qu’une contribution importante à cette hypothèse a été apportée par Albert Einstein lui-même. Considérant que l’univers est immobile, c’est-à-dire qu’il n’est pas en expansion, il s’est rendu compte que, selon la loi de la gravitation universelle de Newton, le monde devrait se contracter. Comme ce n’est pas le cas, Einstein a dû introduire un «terme cosmologique» supplémentaire dans les équations de la théorie générale de la relativité. Il s’agit d’une force qui s’oppose à la force gravitationnelle. L’augmentation de cette force se produit avec un coefficient de proportionnalité, qui a été appelé «constante cosmologique».
Einstein au travail
Cependant, après la découverte de l’expansion de l’Univers par E. Hubble, Einstein a considéré le terme cosmologique, comme il l’a dit lui-même, comme «l’erreur la plus grossière de toutes les erreurs qu’il a commises» et l’a supprimé des équations. Mais après la découverte de l’accélération de l’expansion de l’Univers, le terme cosmologique est à nouveau nécessaire pour décrire le modèle cosmologique. Ainsi, Albert Einstein a réussi à décrire la nature de l’énergie noire avant même sa naissance théorique. Aujourd’hui, l’hypothèse de l’énergie du vide basée sur la constante cosmologique Lambda est incluse dans le modèle cosmologique standard moderne de l’Univers, le Lambda-CDM.
Dans le cas de l’hypothèse de l’énergie du vide, l’Univers attend ce que l’on appelle la «fuite dans les ténèbres», à la suite de laquelle tous les objets cosmiques seront considérablement éloignés les uns des autres, puis commenceront à se désintégrer en composants, jusqu’aux particules élémentaires.
L’énergie fantôme (w < -1).
Un tel modèle de milieu implique une énergie cinétique négative, c’est-à-dire une gravitation négative, qui est modulo supérieure à celle du vide. La densité d’un tel milieu augmente avec le temps, et la gravité négative augmente jusqu’à atteindre une valeur infinie. Il s’ensuit que l’expansion de l’univers sera si rapide qu’elle le conduira au Grand Fossé.
Matériel connexe
Le scénario du Big Break
L’étude de l’univers dans son volume maximal est limitée par ce que l’on appelle l’horizon des événements. À l’extérieur de cet horizon se trouvent des objets avec lesquels il est impossible d’interagir et qui ne peuvent même pas être vus. En effet, les informations relatives à un objet ne peuvent nous être transmises qu’à la vitesse de la lumière. Cela signifie que nous ne pouvons pas encore voir certains corps cosmiques nouvellement formés, car leur lumière ne nous est tout simplement pas parvenue. Compte tenu de l’expansion de l’Univers, la lumière des objets les plus anciens, qui ont environ 13,75 milliards d’années, devrait parcourir 45,7 années-lumière au lieu de 13,75, car ces objets se sont éloignés de nous au cours de leur existence.
Si l’expansion s’accélère, ces objets cesseront à un moment donné d’être visibles pour nous, car ils s’éloigneront à une vitesse supérieure à la vitesse limite de la lumière. Par conséquent, leur rayonnement ne pourra pas atteindre un observateur sur Terre. Ainsi, au fil du temps, l’horizon des événements se rapprochera de plus en plus de nous. Lorsque l’horizon des événements atteindra l’horizon des événements d’un objet, tous les types d’interaction existants entre ses composants, situés de part et d’autre de l’horizon, ne seront plus possibles.
Après l’éclatement des amas de galaxies (1 milliard d’années avant le Big Bang), l’énergie noire dépassera tellement les forces gravitationnelles que les galaxies elles-mêmes commenceront à se désintégrer progressivement, y compris la Voie lactée (60 millions d’années). Trois mois avant la mort de l’Univers, tous les corps du système solaire commenceront à se désagréger, et si la Terre survit jusque-là, une demi-heure avant le Big Rip, elle se désagrégera également. Ensuite, les liens entre les molécules commenceront à s’affaiblir et une nanoseconde avant la fin du monde, les atomes se désintégreront. La température d’un tel univers est proche du zéro absolu.
Il ne reste plus qu’à deviner ce qui se passera après le Big Break, car après les événements décrits, les lois de la physique n’agiront plus et il est impossible de prédire quoi que ce soit.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023