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Une naine noire va-t-elle sceller le destin de l’Univers ?

Illustration artistique : NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Dans un futur incroyablement lointain, l’explosion d’un objet encore hypothétique pourrait bien sceller le sort de notre Univers.

Le Big Freeze est un des destins possibles de l’univers. Les lois de la physique telles que nous les connaissons laissent à penser que dans un futur très lointain, plus aucune étoile ne pourra être formée. Les galaxies deviendront alors sombres et les trous noirs finiront par s’évaporer. À terme, la température de l’univers approchera finalement le zéro absolu, confirmant alors sa mort thermique.

« Ce sera un peu un endroit triste, solitaire et froid », explique le physicien théoricien Matt Caplan, de l’Illinois State University. Néanmoins, cette fin annoncée pourrait ne pas être la fin, après tout. Le physicien s’est en effet intéressé au devenir, dans cet univers, d’objets encore hypothétiques.

Les naines noires

Dans l’univers, les étoiles massives terminent leur vie dans des explosions de supernovas. Celles-ci interviennent lorsque des réactions nucléaires internes se mettent à produire du fer dans le noyau. Et le fer, contrairement à d’autres éléments, ne peut pas être brûlé par les étoiles. Il s’accumule alors dans les noyaux comme un poison, déclenchant finalement l’effondrement de l’étoile.

De leur côté, les étoiles moins massives, comme le Soleil, tirent leur révérence avec un peu plus de discrétion. Elles perdent leurs enveloppes externes pour finalement rétrécir et devenir des naines blanches. Principalement constitués d’éléments légers comme le carbone et l’oxygène, ces objets ont la taille de la Terre, mais contiennent à peu près autant de masse que le Soleil.

Le théoricien suggère alors qu’au fur et à mesure que les naines blanches se refroidiront au cours des quelques mille milliards d’années à venir, celles-ci deviendront de plus en plus sombres, se transformant finalement en étoiles « naines noires » qui ne brilleront plus.

Cependant, tout ne s’arrêtera pas pour autant. L’hypothèse de Caplan, grossièrement, propose que sur de longues périodes, la mécanique quantique autoriserait les particules à traverser des barrières énergétiques, permettant finalement des réactions de fusion nucléaire.

« Ces objets ne seront que des cendres, mais des réactions de fusion pourront encore se produire« , explique le chercheur. « Cela prend juste beaucoup plus de temps« .

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Représentation d’artiste d’une naine brune qui pourrait se rapprocher de ce à quoi ressembleraient ces hypothétiques naines noires. Crédits : Nasa, JPL-Caltech

La dernière explosion

Ce nouveau travail, accepté pour publication par Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, théorise ainsi que les naines noires dont la masse est comprise entre 1,2 et 1,4 fois la masse de notre Soleil pourraient à terme s’effondrer sur elles-mêmes et terminer leur vie dans par une explosion semblable à celle d’une supernova. Selon le spécialiste, environ un milliard de milliards d’étoiles peuvent s’attendre à mourir de cette façon. Quant aux autres (les moins massives), elles resteront des naines noires.

Selon Matt Caplan, ces explosions de naines noires pourraient commencer d’ici 101100 ans. Il est néanmoins difficile d’appréhender une telle durée. « C’est incroyablement loin dans le futur« , écrit le chercheur.

Au moment où ces objets exploseront, l’univers sera déjà méconnaissable. « Les galaxies se seront déjà dispersées et les trous noirs se seront évaporés », note le chercheur. Ces explosions se feront ainsi dans la plus grande discrétion.

Caplan calcule également que les naines noires les plus massives exploseront en premier, suivies des moins massives, jusqu’à ce qu’il n’en reste plus qu’une. D’après lui, cette dernière explosion en supernova d’une naine noire pourrait avoir lieu dans 1032000 ans. À ce stade, l’univers pourra alors d’après lui être considéré comme vraiment mort et silencieux.

« Il est difficile d’imaginer quoi que ce soit après cela, cette supernova pourrait être la dernière chose intéressante à se produire dans l’univers. », conclut le physicien. « Ce sera sans doute la dernière supernova de tous les temps ».