Divers modèles possibles de développement de l'univers. La version réelle et accélérée est illustrée à droite. Le temps passera et l'accélération isolera toutes les structures galactiques ou supergalactiques connectées de l'Univers, et tout le reste s'en éloignera irrévocablement.Un des plus grands dangers de la science est considéré comme des décisions hâtives basées sur les données limitées dont nous disposons. Nous ne pourrons jamais tout observer avec une précision arbitraire, nous sommes donc toujours obligés d'extrapoler en fonction de ce que nous voyons. Mais que se passe-t-il si nous manquons simplement des informations critiques qui peuvent nous conduire à la bonne conclusion? Une telle situation se produira dans des milliards d'années avec le Big Bang. Cette conclusion effrayante a conduit à une merveilleuse question que notre lecteur pose:
Si la vie intelligente réapparaît dans notre système solaire dans quelques milliards d'années, d'ici là, seuls quelques points de lumière resteront visibles dans le ciel. Quelle théorie de l'univers ces êtres peuvent-ils inventer? Ce sera presque certainement faux. Pourquoi pensons-nous que ce que nous voyons peut nous conduire à la «bonne» théorie, si quelques milliards d'années avant nous, tout pouvait sembler complètement différent?
Parlons de ce que quelqu'un verra dans un avenir lointain, par exemple, dans des dizaines de milliards d'années.
La galaxie Centaurus A a un disque poussiéreux, mais elle est dominée par une forme elliptique et un halo de satellites: la preuve d'une galaxie en développement long qui a connu de nombreuses fusions dans le passéDes centaines de milliards d'étoiles seront toujours visibles dans le ciel, et quelle que soit l'intelligence d'une forme de vie, elle pourra les voir avec les mêmes télescopes que nous avons aujourd'hui. Mais certains détails seront différents:
- il y aura moins de poussière et de gaz neutre,
- proportionnellement aux étoiles rouges plus anciennes de petite masse, il y aura plus
- les zones de formation d'étoiles actives seront beaucoup plus petites
- les étoiles seront réparties dans un grand halo elliptique, et non dans un plan tel que la Voie lactée.
La principale raison en sera que pendant 4-7 milliards d'années la Voie lactée,
Andromède , et par conséquent, toutes les
galaxies du groupe local fusionneront en une seule.
Une image en accéléré de la confluence de la Voie lactée avec Andromède, et comment l'apparence du ciel depuis la Terre va changer. Cette fusion se produira dans environ 4 milliards d'années, avec une énorme explosion d'étoiles, ce qui conduira à l'apparition d'une galaxie elliptique remplie d'étoiles rouges et mortes et n'ayant pas de gaz libre: Milkromeda.Lorsque de telles fusions ont lieu, un grand nombre de nouvelles étoiles apparaissent qui capturent la plupart des gaz et des poussières présents dans la galaxie. Lorsqu'une petite région de formation d'étoiles très active apparaît, nous appelons ce phénomène un éclair de formation d'étoiles. Lorsque cette région couvre toute la galaxie, nous l'appelons une
galaxie éclatée d'étoiles . Dans de tels cas, les atomes neutres se réunissent très rapidement et forment de nouvelles étoiles partout, mais les plus massifs d'entre eux vivent très peu. Après seulement quelques centaines de millions d'années, les étoiles les plus massives disparaissent, ne laissant que le soleil et les moins massives à brûler. Après que des dizaines de milliards d'années se soient écoulées, seules les étoiles les plus froides et rouges resteront. Ils ne sont peut-être pas si brillants, mais la quantité de poussière qui pourrait bloquer leur lumière sera bien moindre.
Une galaxie en étoile à Henize 2-10 située à 30 millions d'années-lumière de nous. Lorsque des étoiles apparaissent dans toute la galaxie, une explosion d'étoiles se produit. Mais après cette épidémie, il reste très peu de matériel inutilisé pour les générations d'étoiles suivantesMais tout cela n'est vrai que pour les étoiles de notre galaxie (et le groupe local): pour la future galaxie elliptique géante Milkdromeda. Si la civilisation du futur lointain regarde au-delà des frontières de notre future galaxie, elle ne verra que le vide. Avec la poursuite du développement de l'Univers, toutes les galaxies qui n'appartiennent pas au groupe local vont s'accélérer de notre part en raison de la présence d'énergie sombre. Maintenant, les galaxies les plus proches sont situées à environ 10 millions d'années-lumière de nous, mais l'Univers accélère. Lorsque l'univers aura deux fois plus d'années, ces galaxies seront deux fois plus éloignées; quand elle sera trois fois plus grande, ils seront quatre fois plus loin; après avoir quadruplé leur âge, ils seront huit fois plus loin, etc. Au moment où l'univers atteindra 100 milliards d'années, la galaxie la plus proche de nous sera située dans un milliard d'années-lumière. L'expansion accélérée de l'Univers conduira au fait qu'il nous semblera que nous sommes seuls dans l'univers entier.
Les grandes galaxies spirales après la fusion fusionneront en une seule galaxie elliptique géante. Au fil du temps, les étoiles à l'intérieur deviendront plus rouges, car le bleu meurt le plus rapidement. Le gaz et la poussière qui bloquent la lumière seront soit finalement utilisés pour créer de nouvelles générations d'étoiles, soit disparaîtront complètement après une explosion d'étoiles.Il n'y aura pas non plus de preuve de rayonnement CMB. Aujourd'hui, il y a des centaines de photons résiduels par centimètre cube, avec une température de quelques degrés au-dessus du zéro absolu, tombant dans la partie micro-ondes du spectre. Avec l'expansion de l'Univers, la densité et l'énergie de ces photons vont chuter. Après 100 milliards d'années, il restera moins d'un photon par centimètre cube et le rayonnement relique ne sera plus dans la gamme des micro-ondes, mais seulement dans la partie éloignée de la gamme radio. Si quelqu'un ne se rend pas compte de l'existence de galaxies ultra-lointaines et de ces signaux radio faibles, alors les civilisations de l'avenir lointain pourraient ne pas ouvrir le Big Bang.
Avec l'expansion du tissu de l'Univers, la longueur d'onde des sources lumineuses éloignées augmente. Quant à la lueur résiduelle du Big Bang, elle pourrait être observée dans la partie visible du spectre au moment de son émission, puis elle s'est déplacée vers l'infrarouge, puis vers la partie micro-ondes, et par conséquent elle ira dans la partie radio du spectre avec une expansion continue. Sa puissance et son intensité, ainsi que la densité des photons, continueront de baisser avec le temps.Au lieu de cela, ils concluraient que leur galaxie représente l'univers entier. Qu'il n'y a plus rien autour d'eux, et il n'y a qu'eux. Sans aucun indice sur l'existence de quelque chose, il n'y aura toujours pas de désir de rechercher quelque chose à de grandes distances inexplorées, pour essayer de trouver les galaxies ultra-éloignées qui sont les plus proches de nous aujourd'hui. Il n'y aura aucun motif de suggérer l'existence de la rémanence du Big Bang, car personne ne remarquera l'expansion de l'Univers. Tout ce que nous avons, c'est notre galaxie, Milkdromeda, qui s'étend sur quelques centaines de milliers d'années-lumière. Ils peuvent trouver de la matière noire dans leur propre galaxie, mais c'est tout. À moins qu'ils ne tombent sur des traces ultrafusen ultra-lointaines des parties éloignées de l'Univers, ils peuvent même être capables de croire à l'
hypothèse d'un Univers stationnaire .
Notre superamas local, Lanyakeya , contient la Voie lactée, notre groupe local de galaxies, l'amas de la Vierge et de nombreux petits groupes et amas dans les arrière-cours. Cependant, chaque groupe et cluster est gravitationnellement connecté uniquement avec eux-mêmes, et l'énergie sombre en expansion de l'Univers les séparera. Après 100 milliards d'années, même la galaxie la plus proche de nous en dehors de notre groupe local sera à environ un milliard d'années-lumière de nous, et sera plusieurs milliers, voire des millions de fois (compte tenu du changement de générations d'étoiles à l'intérieur) plus faible que celle d'aujourd'hui la plus proche de nous galaxies. Aujourd'hui, nous pouvons les voir avec des télescopes modernes, mais comprendrons-nous que nous devons les rechercher et avons-nous la chance de regarder dans la bonne direction?Ils poseront des questions comme d'où vient leur galaxie? Pourquoi est-elle la seule? D'où vient la matière pour former des étoiles à longue durée de vie? Pourquoi y a-t-il si peu de jeunes étoiles bleues? Sans preuve de l'expansion de l'univers, du Big Bang ou d'objets éloignés en dehors de la Voie lactée, ils tireront certainement les mauvaises conclusions du siècle, sinon l'éternité. Après d'innombrables générations de recherche des abîmes les plus profonds de l'Univers, sans rien trouver, ils seront forcés de conclure qu'ils sont seuls. Il n'y a que leur galaxie, seulement leurs étoiles, seulement eux. Seul dans l'abîme sans fin de la sombre solitude.
La galaxie isolée MCG + 01-02-015, seule pendant plus de 100 000 000 années-lumière dans toutes les directions, est maintenant considérée comme la galaxie la plus solitaire de l'Univers [la galaxie des vides est l'une des galaxies trouvées dans les vides spatiaux / env. [trans.] Dans un avenir lointain, Milkdromeda sera encore plus seul.Nous avons eu le privilège dans nos recherches d'atteindre l'état dans lequel nous sommes, à la fois sur le plan évolutif et technologique, alors que l'Univers est encore si jeune. Aujourd'hui, nous vivons à une époque où les galaxies les plus proches nous ont montré un univers en expansion, ce qui nous fait comprendre la nécessité de rechercher des signes de ces temps où l'Univers était plus petit, plus dense et plus chaud. Et nous avons trouvé des signes très fiables de ces temps, proches et lointains, et nous savons quoi chercher à de grandes distances cosmiques grâce à ce qui est à côté de nous. Mais si nous n'avions rien vu? Si nous pensions que notre Galaxie est tout ce qui existe? Il n'y aurait tout simplement aucune motivation pour chercher plus loin. Dans un avenir lointain de civilisation, vous devez regarder des distances des centaines voire des milliers de fois grandes pour voir les objets les plus proches en dehors de la galaxie.
Nos conclusions sur l'état actuel de notre univers et son histoire dépendent du moment où nous sommes apparus.
L'univers de l'énergie noire: notre univers. Nous ne pouvons détecter cette énergie sombre que parce que nous vivons aujourd'hui; si nous étions apparus il y a 11 milliards d'années, nous ne l'aurions pas remarqué. Peut-être que quelque chose nous manque parce que nous vivons aujourd'hui, et pas tôt ou tard?Cela vous fait-il penser, comme le pensait notre lecteur, qu'il existe des composants ou propriétés importants de l'Univers qui ont déjà été perdus? Nous supposons que l'Univers est composé de matière normale, de rayonnement, de matière noire, de neutrinos, de trous noirs et d'énergie noire - c'est pratiquement tout. Mais si vous regardez en arrière, nous savons que les neutrinos et les rayonnements étaient alors beaucoup plus importants que maintenant, et que l'énergie sombre ne se manifestait pas à un niveau détectable jusqu'à ce que l'Univers atteigne plusieurs milliards d'années. Pourrait-il y avoir d'autres types d'énergie dans l'Univers qui ont disparu avant le rayonnement, dont l'existence nous est inconnue car il n'y a aucune preuve de leur présence?
Divers composants et contributions à la densité d'énergie de l'univers et aux moments où ils dominent. Si des cordes cosmiques ou des murs de domaine existaient en une quantité tangible, ils contribueraient de manière significative à l'expansion de l'Univers. Il peut y avoir d'autres composants, que nous ne pouvons plus voir, et ceux qui ne sont pas encore apparus!Tout ce que nous pouvons faire maintenant est de fixer des limites sur ces composants à partir de nos preuves. De façon réaliste, ces limitations ne sont pas très bonnes. Nous pouvons voir une partie suffisante de l'Univers pour que nous puissions confirmer en toute confiance l'exactitude de l'hypothèse du Big Bang, et que l'Univers devrait avoir une origine inflationniste, qui a préparé et généré le Big Bang. Mais en plus de cela, l'Univers peut avoir d'autres composants qui ont effectivement joué un rôle important dans un passé lointain, et leurs signes n'existent plus. Les scientifiques se concentrent très rarement sur cette possibilité, car nos théories reproduisent bien ce que nous observons. Mais dans un avenir lointain, la situation sera exactement la même - l'hypothèse d'un univers stationnaire qui existe inchangé depuis des dizaines de milliards d'années fonctionnera très bien.
C'est un rappel qui donne à réfléchir que peu importe la qualité de nos théories scientifiques, elles peuvent toujours être revues et que nous ne devons jamais cesser de chercher des lacunes en elles. C'est à la frontière du mesurable et de l'observable que nous trouvons de nouvelles voies pour avancer. Sans sonder des horizons toujours plus lointains, du subatomique au cosmique, nous ne révélerons jamais les vérités les plus profondes de l'univers. Nous avons déjà beaucoup appris, mais, comme de nombreux scientifiques, j'ai le sentiment que nous avons encore beaucoup à vivre. Et pour y arriver, la modestie est de mise, et peut-être des recherches dans des endroits peu probables.
Ethan Siegel - astrophysicien, vulgarisateur scientifique, auteur de Starts With A Bang! Il a écrit les livres «Beyond the Galaxy» [ Beyond The Galaxy ] et «Tracknology: the science of Star Trek» [ Treknology ].