Une étude récente propose que l’univers s’effondrera dans 33 milliards d’années, remettant en cause le modèle actuel de l’énergie noire.
Une nouvelle étude théorique, fondée sur les dernières données issues des relevés DES et DESI, avance que l’univers pourrait entamer son effondrement dans environ 10 milliards d’années, pour s’achever dans une singularité finale après 33 milliards d’années d’existence. Ce scénario repose sur une modélisation inédite de l’énergie noire, où celle-ci ne serait plus constante, mais évolutive, combinant l’action d’un champ d’axions et d’une constante cosmologique négative. Si ce modèle se confirme, il remettrait en cause les fondements de la cosmologie moderne, notamment le principe de l’expansion accélérée indéfinie. Toutefois, les données actuelles restent à confirmer et ces hypothèses demeurent spéculatives à ce stade.
Une hypothèse fondée sur l’évolution de l’énergie noire
Les modèles cosmologiques actuels considèrent que l’expansion de l’univers est accélérée par une énergie noire constante, définie dans la théorie de la relativité générale comme la constante cosmologique. Introduite par Einstein, cette constante (Λ) représente une densité d’énergie du vide, responsable de l’accélération de l’expansion de l’espace-temps depuis environ 5 milliards d’années.
Cependant, les relevés menés récemment par le Dark Energy Survey (DES) et le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) suggèrent que cette énergie noire pourrait varier au cours du temps. Cette évolution, si elle est confirmée, remettrait en cause le modèle cosmologique standard ΛCDM, qui repose sur une constante cosmologique invariable.
Le DES, mené entre 2013 et 2019, a observé environ 300 millions de galaxies sur une surface de 5 000 degrés carrés. Le DESI, plus récent, est encore en cours de mission et vise à établir le spectre de plus de 35 millions de galaxies et quasars, pour reconstituer l’histoire de l’expansion de l’univers sur les 11 derniers milliards d’années. Ces deux projets cherchent à mesurer précisément l’effet de l’énergie noire sur la structure de l’univers.
Les données extraites montrent de légères tensions avec le modèle standard, notamment des indices selon lesquels le taux d’expansion de l’univers (constante de Hubble) ne correspond pas aux prédictions du modèle ΛCDM sur toutes les échelles de temps. Cette divergence nourrit l’hypothèse que l’énergie noire pourrait être plus complexe qu’un simple champ constant, et potentiellement dépendante du temps.
Un nouveau modèle combinant axions et constante négative
Pour expliquer ces écarts, des chercheurs ont proposé un modèle à deux composantes pour l’énergie noire. Le premier élément repose sur les axions, des particules hypothétiques extrêmement légères, supposées interagir très faiblement avec la matière. Issus initialement de la physique des particules pour résoudre le problème CP de la chromodynamique quantique, les axions sont désormais envisagés en cosmologie comme composant potentiel de l’énergie noire ou de la matière noire.
Dans ce modèle, les axions rempliraient tout l’espace cosmique, exerçant un effet répulsif similaire à celui de la constante cosmologique. Leur présence permettrait d’expliquer l’accélération actuelle de l’univers, sans avoir recours à une constante de forte intensité.
Mais le second ingrédient du modèle est une constante cosmologique négative. Contrairement à la valeur positive actuellement admise, cette version inverse l’effet gravitationnel : elle agit comme une force attractive à grande échelle, ralentissant l’expansion de l’univers et finissant par l’inverser.
Selon les auteurs de l’étude, ce double mécanisme offre une meilleure correspondance avec les données DES et DESI que les modèles classiques. L’idée est la suivante : les axions dominent actuellement l’expansion, mais leur influence s’atténuera avec le temps. Lorsque cette dilution se produira, la constante négative prendra le dessus, inversant la dynamique cosmique.
Un effondrement universel en deux phases sur 20 milliards d’années
Si ce modèle est exact, le début de l’inversion de l’expansion interviendrait dans 10 milliards d’années, soit bien avant la “mort thermique” prévue dans d’autres scénarios cosmologiques. L’univers entrerait alors dans une phase dite de Big Crunch.
Ce phénomène, symétrique du Big Bang, entraînerait une contraction progressive de l’espace, rapprochant les galaxies, augmentant la densité et la température globale. Les étoiles, galaxies, nébuleuses et toute structure cosmique seraient comprimées jusqu’à atteindre une nouvelle singularité gravitationnelle, dans laquelle les lois actuelles de la physique cesseraient d’être applicables.
Cette phase de contraction durerait environ 10 milliards d’années, jusqu’à la fin totale de l’univers dans 33,1 milliards d’années (contre une estimation actuelle de durée infinie). À titre de comparaison, l’univers a aujourd’hui environ 13,8 milliards d’années, ce qui signifie que plus de 70 % de sa durée de vie théorique serait déjà écoulée dans ce scénario.
Cette perspective donne une lecture radicalement différente du futur cosmique : non plus une expansion éternelle aboutissant à une dilution extrême, mais un cycle fermé, où l’univers repasse par une phase de densification extrême.
Conséquences théoriques et implications pour la cosmologie
La proposition d’un univers à durée finie bouleverse plusieurs fondements de la cosmologie contemporaine. D’abord, elle introduit l’idée d’un univers instable, conditionné par des paramètres qui évoluent dans le temps. Ensuite, elle relance le débat sur la nature exacte de l’énergie noire, qui demeure une des composantes les plus énigmatiques de l’univers observable (estimée à 68 % de son contenu énergétique).
Si l’énergie noire est effectivement variable, cela pourrait aussi suggérer l’existence de champs scalaires dynamiques, comme ceux proposés dans les modèles de quintessence ou les théories de gravitation modifiée. De nombreux physiciens considèrent déjà la constante cosmologique comme un terme provisoire, faute d’alternative plus cohérente. Mais jusqu’à présent, aucun modèle alternatif n’a trouvé de validation empirique solide.
La présence d’une constante négative est aussi conceptuellement lourde. Dans les modèles issus de la théorie des cordes, par exemple, les constantes négatives sont considérées comme incompatibles avec un univers stable à long terme. Leur inclusion pourrait obliger à revoir l’ensemble de la structure des équations de champ qui décrivent la gravité à l’échelle cosmique.
Enfin, sur le plan philosophique et méthodologique, ce type de modèle illustre la fragilité des projections à très long terme, construites sur des bases encore incomplètes. Si l’univers s’effondre dans 33 milliards d’années, cela ne change rien à notre existence actuelle. Mais cela soulève une autre question : à quel point pouvons-nous nous fier aux modèles cosmologiques, quand les paramètres fondamentaux sont encore incertains ?
Un scénario encore hautement spéculatif
Il est important de souligner que ce modèle reste non validé par des publications à comité de lecture. Il s’appuie sur des ajustements de données préliminaires, et ses conclusions peuvent être fortement remises en cause par les futurs résultats des campagnes d’observation du DESI (qui doit se poursuivre jusqu’en 2026) ou d’autres instruments comme Euclid, lancé par l’ESA en 2023, qui cartographie la matière noire et l’énergie noire avec une précision inédite.
En outre, les incertitudes autour de la nature exacte des axions constituent un frein majeur. Bien qu’ils soient théorisés depuis les années 1970, aucune détection directe n’a encore été effectuée, malgré des campagnes de recherche intensives à l’aide de résonateurs à haute sensibilité, comme ceux du projet ADMX.
L’hypothèse d’un Big Crunch repose donc sur des mécanismes encore hypothétiques à plusieurs niveaux : variation de l’énergie noire, existence des axions, interaction entre les composantes du modèle.
La prudence s’impose donc. Mais cette étude a le mérite de relancer le débat sur la structure du cosmos et la validité du paradigme actuel. Si le modèle devait se confirmer, cela exigerait une refonte profonde de la cosmologie moderne, en intégrant des composantes dynamiques et potentiellement instables à la place des constantes universelles.
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