1°S3 H.A.M.M.
TPE 2014
Le Big Freeze
Parfois aussi appelé Big Chill ( "Grand Froid" en français ), le Big Freeze correspond à un futur éloigné où toutes les étoiles sont éteintes, où les galaxies s'éloignant font diminuer la température et où les sources d’énergies encore disponibles sont en train de s'assécher. Il s'agit de la mort thermique de l'Univers.
La théorie du Big Freeze, considère que l’accélération de l’expansion de l’Univers va continuer indéfiniment jusqu'à se stabiliser au fur et à mesure des années. Cette théorie implique donc que la quantité d’énergie noire, responsable de l’expansion, augmentera de plus en plus lentement. Ainsi, l’éloignement des amas de galaxies se fera toujours aussi rapidement et cette vitesse atteindra un jour la vitesse de la lumière. La fin de l'Univers viendra non pas de cette expansion, mais de la limite et de l'assèchement des ressources et des énergies.
Le Big Freeze : ça donne quoi exactement ?
L’éloignement des amas de galaxies s’effectuerait à une vitesse toujours croissante pour atteindre un jour la vitesse de la lumière. La température de l’Univers ne cessera de se rapprocher du zéro absolu (-273.15 °C). De ce fait, les amas de galaxies se trouvant trop éloignés pour pouvoir interagir entre eux, la formation d’étoiles deviendra impossible. Toutes les étoiles finiront par s’éteindre, provoquant la fin de la vie dans l’Univers.
Les objets célestes s’éloigneront les uns des autres : les galaxies qui étaient jadis proches de la nôtre s’éloigneront de plus en plus laissant la Voie Lactée dans la solitude absolue. Ensuite, les planètes du Système Solaire sortiront de leur orbite et se perdront dans l’immensité galactique.
L’avenir des amas de galaxies demeure cependant incertain. Ces dernières peuvent aussi bien être disloquées que devenir d’immenses masses froides. Enfin, les étoiles éteintes se feront absorber par des trous noirs qui, à leur tour, finiront par s’évaporer. A l’apogée du Big Freeze, l’Univers aura atteint le niveau d’énergie le plus bas possible. Il ne restera plus qu’un Univers rempli de particules presque immobiles.
Un Univers en manque d’hydrogène
Sans différence de température, il n'y a plus de mouvement possible, plus de réaction qui puisse encore fournir de l'énergie. Les étoiles sont composées d'hydrogène, et consomment cet hydrogène pour briller. Le problème, c'est qu'il y a très peu de phénomènes qui, au contraire, créent de l'hydrogène, lequel viendra inévitablement à manquer. Compte tenu des réserves dantesques d'hydrogène que contient notre Univers, cela n'arrivera pas avant très longtemps, mais quand ce sera le cas, l'Univers refroidira progressivement.
Chronologie probable du Big Freeze
Dans 10^12 ans : Toutes les galaxies hors du groupe local ne seront plus jamais détectables, car leurs spectre sera tellement passé vers le rouge que même la longueur d'onde de leurs rayons gamma sera plus grande que la taille de l'Univers observable dans 1012 an.
10^14 ans : L'ère « dégénérée » - La production d'étoiles cessera à tout jamais partout dans l'Univers.
10^15 ans : Toutes les planètes perdront leurs orbites à cause de perturbations gravitationnelles dues à des rencontres avec d'autres étoiles.
10^20 ans : Tous les astres s'échapperont de leurs galaxies et tomberont dans des trous noirs.
10^40 ans : Tous les nucléons (neutron + proton) seront désintégrés.
10^40 à 10^100 ans : L'ère des trous noirs - Les seuls objets restants dans l’Univers, les trous noirs, s’évaporent.
Après 10^100 ans : L'ère sombre – La matière restante se désintègrera laissant un Univers presque vide. Les photons, neutrinos, électrons et positrons restants voleront d’un endroit à
un autre avec de rares chances de se rencontrer.
Notez tout de même que le Big Chill est le seul des trois scénarios où l’Univers n’est pas détruit en lui-même.
Une expansion qui n'en finit plus !
Le Big Freeze promet à l'Univers une fin on ne peut plus longue, marquée par la solitude et l'éloignement toujours constant des galaxies. Si nos descendants s'ennuient, ils pourront s'amuser à calculer la vitesse d'éloignement des
galaxies par rapport à la nôtre. A l'aide de la loi de Hubble, nous avons donc élaboré un programme utilisable sur TI 83+
: EffEcr
: Disp " longueur d'onde initiale"
: Prompt A
: Disp "longueur d'onde issue du redshift"
: Prompt B
: (B - A) / A --> Z
: Z * 2,99792 * 108 --> V
: Disp " vitesse d'éloignement de la galaxie en m/s", V
: End
Grâce à ce programme, il vous est possible de calculer la vitesse d'éloignement d'une galaxie seulement à l'aide du spectre d'émission ou d'absorption de cette galaxie. Vous devez avoir deux spectres de la même galaxie, pris tous deux à des intervalles de temps suffisament distants pour pouvoir observer le phénomène de décalage des raies vers le rouge.
La raie du spectre initial, exprimée en nanomètres, est notée A tandis que celle du deuxième spectre est notée B. La valeur du redshift, notée z est donnée par la formule suivante : z = ( B - A) / A
La vitesse d'éloignement V de cette galaxie par rapport à la terre est donnée par l'expression suivante : V=c x z, avec c la vitesse de la lumière ( c= 2,99792 x 10^8 m/s)
