Découvrir l'Univers : Avenir - Galaxie - Amas



Prédire l'avenir de l'Univers est un exercice difficile. De nombreux phénomènes totalement inconnus à l'heure actuelle sont susceptibles d'entrer en jeu et de rendre nos prédictions complètement obsolètes. On peut en particulier citer l'énergie sombre, dont la nature est encore inconnue et dont l'effet futur sur l'expansion de l'Univers est impossible à prédire. En conséquence, nous allons simplement tenter de citer quelques phénomènes qui se produiront en nous appuyant sur les connaissances actuelles de la physique.

D'un point de vue global, il existe deux possibilités différentes d'évolution. Soit l'Univers continuera éternellement à être en expansion, soit il finira par se contracter pour finir dans un Big Crunch. Les observations du satellite WMAP semblent indiquer que l'expansion continuera éternellement sous l'effet de l'énergie sombre, même s'il n'est pas exclu que l'effet de cette dernière change au cours du temps. Commençons donc par le cas d'un Univers en expansion éternelle.

Fin de la phase stellaire

Le premier phénomène significatif se produira lorsque le matériau de base des étoiles, le gaz interstellaire, commencera à se faire rare. Lors de la vie d'une étoile, une partie du gaz utilisé est réinjecté dans le milieu interstellaire sous forme de vent stellaire ou lors de la transformation en nébuleuse planétaire ou en supernova. Mais la plus grande partie du gaz finit sous forme de naine blanche, d'étoile à neutrons ou de trou noir. Ainsi, avec chaque étoile qui naît, vit et meurt, une grande quantité de gaz se retrouve emprisonnée dans un résidu compact et ne peut plus participer à la formation de nouvelles étoiles.

Avec le temps, les réserves de gaz d'une galaxie s'épuiseront et la formation d'étoiles se fera de plus en plus rare. En conséquence, le renouvellement des générations ne sera plus assuré et les étoiles mourront les unes après les autres sans être remplacées. D'ici quelques centaines de milliards d'années, même les étoiles les moins massives se seront éteintes et la phase stellaire de l'Univers sera révolue. Les galaxies ne contiendront plus d'astres lumineux, mais uniquement des résidus stellaires, naines blanches, étoiles à neutrons et trous noirs, ainsi que des planètes. L'Univers sera désormais dépourvu de source de lumière visible et apparaîtra noir aux yeux de nos lointains descendants.

L'évaporation des galaxies

La prochaine étape significative de l'évolution de l'Univers est la phase d'évaporation des galaxies, un processus très lent qui va prendre un milliard de milliards d'années. A cause de la démesure des distances interstellaires, la rencontre de deux étoiles est un événement extrêmement rare dans une galaxie si l'on considère une durée de quelques milliards d'années. Mais si l'on attend beaucoup plus longtemps, un très grand nombre de rencontres se produisent, ce qui va avoir un effet déterminant sur l'évolution des galaxies.

Un type de rencontre particulièrement important dans ce contexte est celui qui met en jeu trois astres, une étoile isolée et un couple stellaire. Lors d'une telle rencontre, il arrive que l'étoile isolée perde une grande partie de son énergie au profit des deux autres corps. Les deux membres du couple ont alors suffisamment d'énergie pour s'éloigner l'un de l'autre et se séparer définitivement. Il est même possible que les deux étoiles soient capables d'échapper à la gravité de la galaxie et de quitter définitivement cette dernière. Au contraire, l'étoile isolée, qui a perdu une grande partie de son énergie, ne peut plus résister à la gravité et va rapidement tomber vers le centre de la galaxie.

Ainsi, avec le temps, chaque galaxie perd peu à peu la plus grande partie de ses étoiles. Simultanément, la densité centrale de la galaxie augmente jusqu'à finalement atteindre une valeur critique à partir de laquelle le centre galactique se transforme en un trou noir supermassif. On estime ainsi que d'ici environ un milliard de milliard d'années, chaque galaxie aura perdu 99 pour cent de ses étoiles et se sera transformée en un trou noir d'environ un milliard de masses solaires.

L'évaporation des amas

Le même processus d'évaporation et de transformation en trou noir se produit pour les amas de galaxies, mais sur une période de temps encore plus longue. Du fait des rencontres aléatoires entre galaxies, chaque amas perd peu à peu la plupart de ses membres, tout en voyant sa partie centrale devenir de plus en plus dense. Finalement, le centre de l'amas se transforme en un trou noir pouvant atteindre un millier de milliards de masses solaires.

Cette phase de métamorphose des amas prendra environ 10^27 ans. Une fois celle-ci terminée, l'Univers aura perdu la belle structure que nous lui connaissons, galaxies et amas ne seront plus que des souvenirs. Seuls subsisteront une multitude de trous noirs de toutes masses, avec quelques pincées d'étoiles à neutrons, de naines blanches devenues noires et de planètes.



Auteur : Olivier Esslinger

Source : www.astronomes.com/index.html