Théorie de l'univers oscillant

Vue de l'univers profond de Hubble. L'univers est actuellement en expansion, mais selon la théorie de l'univers oscillant, il arrive un moment qui se contracte. Source: Wikimedia Commons.

La Théorie de l'univers oscillant o Univers cyclique propose que l'univers se développe et se contracte indéfiniment. Richard Tolman (1881-1948), mathématicien de l'Institut technologique de Californie, a proposé une théorie de l'univers pulsé avec une fondation mathématique vers 1930.

Mais l'idée n'était pas nouvelle pour le temps de Tolman, car les anciennes écritures védiques avaient déjà proposé quelque chose de similaire à 1500 à.C, déclarant que l'univers entier était contenu dans un œuf cosmique appelé Brahmanda.

Grâce à Edwin Hubble (1889-1953), il est prouvé que l'univers se développe actuellement, qui selon la plupart des astronomes, accélère actuellement.

Proposition de la théorie de l'univers oscillant

Ce que Tolman propose, c'est que l'expansion de l'univers se produit grâce à l'impulsion initiale du Big Bang et s'arrêtera une fois la cessation de l'impulsion par l'action de la gravité.

En effet, le cosmologue russe Alexander Friedmann (1888-1925) avait déjà introduit mathématiquement en 1922 l'idée d'une densité critique de l'univers, en dessous de laquelle il se développe sans que la gravité puisse l'empêcher, tout en ci-dessus, cette même gravitation empêche l'expansion et provoque sa contraction jusqu'à ce qu'elle atteigne l'effondrement.

Eh bien, dans sa théorie de Tolman, il prédit que la densité de l'univers atteindra un point où l'expansion s'arrête grâce au frein gravitationnel, et la phase de contraction commencera, appelée Grand croquant.

Big Crunch Representation

Au cours de cette phase, les galaxies se rapprocheront et plus pour former une énorme masse incroyablement dense, ce qui entraînera l'effondrement prévu.

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La théorie postule également que l'univers n'a pas de début et de fin spécifique, car il est construit et détruit alternativement en cycles de millions d'années.

La matière primordiale

La plupart des cosmologues acceptent la théorie du Big Bang comme l'origine de l'univers, qui a été formé par la grande explosion originale, dans une forme spécifique de matière et d'énergie de densité inimaginable et d'énorme température. 

Le grand croquant, l'axe vertical représente l'expansion ou la contraction en fonction de l'heure

De ce grand atome initial a émergé les particules élémentaires que nous connaissons: protons, électrons et neutrons, sous la forme appelée ylem, Un mot grec que le sage Aristote avait utilisé pour se référer à la substance primaire, la source de toutes les matières. 

Il ylem Il se refroidit progressivement alors qu'il s'étendait, devenant moins dense à la fois. Ce processus a laissé une marque de rayonnement dans l'univers, qui a actuellement été détecté: le fond de rayonnement micro-ondes.

Les particules élémentaires ont commencé à se combiner et à former le sujet que nous connaissons en quelques minutes. Alors le ylem Il a été successivement transformé en une substance d'une autre. L'idée de ylem C'est celui qui a donné précisément naissance à celui de l'univers pulsant.

Selon la théorie de l'univers pulsé, avant d'atteindre cette phase expansive dans laquelle nous sommes maintenant, il est possible qu'il y ait un autre univers similaire à celui actuel, qui se contracte jusqu'à ce qu'il forme le ylem.

Ou peut-être que le nôtre est le premier des univers cycliques qui se déroulera à l'avenir.

Big Bang, Big Crunch et entropie

Le Big Bang présenté en deux dimensions: l'espace et le temps

Selon Tolman, chaque séquence d'oscillation de l'univers commence par un big bang, dans lequel le ylem Il donne naissance à tout le sujet que nous connaissons et se termine par le grand croquant, l'effondrement dans lequel l'univers s'effondre.

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Dans la période entre l'une et l'autre, l'univers se développe jusqu'à ce que la gravité mette un arrêt.

Cependant, comme Tolman lui-même s'est rendu compte, le problème réside dans la deuxième loi de la thermodynamique, qui affirme que l'entropie - souffrant de troubles - d'un système ne diminue jamais.

Image de tout le ciel de l'univers créé à partir de neuf ans de données WMAP

Par conséquent, chaque cycle devrait être plus long que le précédent, si l'univers pouvait peut-être garder la mémoire de son entropie précédente. En augmentant la durée de chaque cycle, un point où l'univers aurait tendance à se développer indéfiniment.

Une autre conséquence est que selon ce modèle, l'univers est fini et, dans un point lointain, dans le passé, il fallait avoir une origine.

Pour corriger le problème, Tolman a déclaré qu'en incluant la thermodynamique relativiste, de telles restrictions disparaîtraient, permettant une série indéfinie de contractions et d'expansions de l'univers.

L'évolution de l'univers

Le paramètre de densité détermine trois géométries possibles de l'univers

Le cosmologiste russe Alexander Friedmann, qui était également un grand mathématicien, a découvert trois solutions aux équations d'Einstein. Ce sont 10 équations qui font partie de la théorie de la relativité et décrivent comment l'espace-temps est incurvé en raison de la présence de matière et de gravité.

Les trois solutions de Friedmann mènent à trois modèles de l'univers: l'un fermé, un autre ouvert et un troisième plan. Les possibilités offertes par ces trois solutions sont:

• Un univers en expansion peut arrêter de s'étendre et de se contracter à nouveau.
• L'univers en expansion peut atteindre un état d'équilibre.
• L'expansion peut continuer à l'infini.

La grande rip

Big Rip Artistic Recreation

Le taux d'expansion de l'univers et la quantité de matière présente sont les clés pour reconnaître la solution correcte des trois mentionnés.

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Friedmann a estimé que la densité critique qui était mentionnée au début est d'environ 6 atomes d'hydrogène pour chaque mètre cube. N'oubliez pas que l'hydrogène et l'hélium sont les principaux produits du ylem Après le Big Bang et les éléments les plus abondants de l'univers.

Jusqu'à présent, les scientifiques conviennent que la densité de l'univers actuel est très faible, de sorte qu'il n'est pas possible avec lui de générer une force de gravité qui ralentit l'expansion.

Ensuite, notre univers serait un univers ouvert, qui pourrait se terminer par la grande déchirure ou la grande rip, où la matière est séparée en particules subatomiques qui ne se joignent plus jamais. Ce serait la fin de l'univers que nous connaissons.

La matière noire est la clé

Présence de matière noire, lorsque l'image s'approche des courbures produites par des lentilles gravitationnelles peuvent être observées. Source: NASA / ESA

Mais vous devez prendre en compte l'existence de la matière noire. La matière noire ne peut pas être vue ou détectée directement, du moins pour l'instant. Mais ses effets gravitationnels oui, car sa présence expliquerait les altérations gravitationnelles dans de nombreuses étoiles et systèmes.

Comme on pense que la matière noire occupe jusqu'à 90% de l'univers, notre univers peut être fermé. Dans ce cas, la gravité serait en mesure de compenser l'expansion, l'emmener à Big Crunch, comme décrit précédemment.

En tout cas, c'est une idée fascinante, qui a encore beaucoup de champ ouvert à la spéculation. À l'avenir, il est possible que la vraie nature de la matière noire, si elle existe, soit exposée.

Il y a déjà des expériences pour cela dans les laboratoires de la Station spatiale internationale. En attendant, sur des expériences terrestres, des expériences sont également menées pour obtenir la matière noire à partir de la matière normale. Les résultats qui en résulteront seront essentiels pour comprendre la vraie nature de l'univers.