L’hypothèse du Big Crunch postule que l’expansion actuelle de l’univers finira par s’arrêter et s’inverser, rassemblant toute la matière en un point infiniment chaud et dense – une singularité – déclenchant potentiellement un nouveau cycle de naissance cosmique.
Il y a environ 13,8 milliards d’années, l’espace, le temps, la matière et l’énergie étaient confinés dans une singularité. Il s'est dilaté de manière explosive, refroidissant à partir d'une température initiale qui dépasserait 10 32 . K jusqu'à environ 3 000 °C, ce qui a permis aux protons et aux électrons de se combiner en hydrogène et en hélium en environ 300 000 ans.
Les premières fluctuations de densité, ne dépassant pas une partie sur 100 000, ont donné naissance à la structure à grande échelle que nous observons aujourd'hui :les galaxies, les amas et la toile cosmique.
Les observations d’EdwinHubble en 1929 sur la lumière décalée vers le rouge provenant de galaxies lointaines ont établi que l’univers est en expansion. Plus une galaxie est éloignée, plus elle recule rapidement :loi de Hubble :v=H0 d .La découverte du fond diffus cosmologique en 1965 a fourni un instantané de l'univers vieux de 380 000 ans, confirmant le modèle du Big Bang.
Trois géométries découlent de la densité globale (Ω) de l'univers :
Les mesures du satellite Planck indiquent Ω≈1,00±0,005, favorisant un univers plat ou légèrement ouvert, bien que des incertitudes demeurent.
L’expansion est entraînée par l’énergie cinétique initiale du Big Bang, tandis que la gravité rassemble la matière. La densité critique, ρc , sépare les univers ouverts des univers fermés. Le rapport Ω=ρ/ρc détermine le sort :
Les observations de supernovae lointaines de type Ia en 1998 ont révélé que l’expansion de l’univers s’accélère au lieu de ralentir. Cette accélération est attribuée à l'énergie sombre, qui constitue ~73 % du budget énergétique cosmique, contre 23 % de matière noire et 4 % de matière baryonique ordinaire (Brecher, 2004).
L'énergie sombre exerce une pression répulsive (la constante cosmologique, Λ), contrecarrant la gravité. Si l’énergie noire domine, un univers fermé ne peut pas se former; le cosmos s'étendra pour toujours, atteignant potentiellement un scénario de mort thermique.
Si Ω dépasse la valeur critique, un effondrement gravitationnel s’ensuivrait. Les galaxies fusionneraient en une seule supergalaxie; les étoiles s’enflammeraient et mourraient, les trous noirs fusionneraient en une singularité gargantuesque. Théoriquement, cette singularité pourrait « rebondir » – le Big Bounce – initiant un nouveau Big Bang et un nouveau cycle cosmique.
Les modèles alternatifs de Steinhardt et Turok (2002) proposent que l'énergie noire conduit l'univers vers une phase où il se divise en plusieurs régions causalement déconnectées, chacune subissant son propre Big Bang, évitant ainsi un effondrement singulier.
1. Grand Crunch : S'effondrer dans une singularité.
2. Grande déchirure : L’expansion accélérée déchire toutes les structures.
3. Big Freeze (Mort due à la chaleur) : L'expansion infinie arrête la formation d'étoiles; l'univers devient froid et sombre.
Les observations actuelles plaident en faveur d’une expansion accélérée dominée par l’énergie noire, ce qui rend improbable un Big Crunch. Cependant, les incertitudes quant à la nature de l’énergie noire signifient que le débat se poursuit.
Le Big Bounce est un mécanisme spéculatif par lequel un univers en train de s'effondrer rebondit, créant un nouveau Big Bang et réinitialisant le cycle cosmique.
