Evolution et destin ultime de notre Univers

L’Univers a commencé à partir d’un volume extrêmement faible qui a subi une expansion. Pour la plupart, ce rythme d’expansion s’est ralenti à cause de l’attraction gravitationnelle de la matière sur elle-même.

La question importante concernant l’avenir de l’Univers est de savoir si l’attraction gravitationnelle est suffisamment forte pour pouvoir inverser l’expansion et faire se rétracter l’Univers sur lui-même.

De récentes observations ont montré que l’expansion de l’Univers pourrait en fait s’accélérer, ouvrant la possibilité que l’évolution de l’Univers soit maintenant dominée par une forme étrange de la matière qui aurait une pression négative.


La matière noire et l’énergie noire affectent l’expansion de l’Univers

L’image ci-dessus montre plusieurs scénarios possibles de l’évolution de l’Univers

– La courbe orange représente un Univers fermé à haute densité qui s’étend pendant des milliards d’années pour ensuite se rétracter.

– La courbe verte représente un Univers plat dont le taux d’expansion ralentit continuellement (la courbe devient de plus en plus horizontale).

– La courbe bleue montre un Univers ouvert, à faible densité, dont l’expansion ralentit mais pas autant que dans les 2 précédents exemples parce qu’il y a moins de matière présente et donc moins d’effet d’attraction gravitationnelle.

– La courbe rouge montre un Univers dans lequel de l’énergie noire est présente. Cette énergie noire provoque une accélération de l’expansion de l’Univers.

Il y a de plus en plus de preuves indiquant que notre Univers suit la courbe rouge.

L’hypothèse que nous avons faite à propos de l’Univers est que la matière est distribuée de manière homogène et isotrope (qui a les mêmes propriétés physiques dans toutes les directions) sur de grandes échelles.

Il y a un certain nombre de paramètres qui doivent être fixés grâce aux observations de notre Univers.

– La plus importante d’entre elles est la géométrie de l’Univers (ouvert, plat ou fermé)
– Le taux d’expansion actuel (constante de Hubble)
– L’évolution globale de l’expansion, passée et future, qui est déterminée par la densité de différents types de matière.

Les différents types de matière

Radiation : composée de particules sans masse (ou presque) qui se déplacent à la vitesse de la lumière. Les photons et les neutrinos par exemple. Cette forme de matière est caractérisée par une pression positive.

Matière baryonique : c’est la matière ordinaire composée principalement de protons, neutrons et électrons (pas de pression d’importance cosmologique).

Matière noire : matière exotique non baryonique qui interagit seulement faiblement avec la matière ordinaire (pas de pression d’importance cosmologique).

Energie noire : c’est une forme vraiment bizarre de la matière, qui est peut-être une propriété du vide. Elle exerce une forte pression négative. C’est la seule forme de matière qui peut causer l’accélération de l’expansion de l’Univers.

Aujourd’hui, l’un des défis centraux de la cosmologie est de déterminer les densités totales et relatives (énergie par unité de volume) de chacune de ces formes de matière puisque c’est essentiel à la compréhension de l’évolution et du destin ultime de notre Univers.

D’après Universe 101

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