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LA FIN DES TEMPS
Par Sébastien Carassou
Crédit : ESO/L. Calçada
Crédit : ESA/Hubble (M. Kornmesser & L. L. Christensen)
I.
LA MORT DE
LA TERRE
Crédit : NASA's Goddard Space Flight Center/SDO/S. Wiessinger
Aujourd’hui
+30%
Il y a
4,5 milliards d’années
La luminosité du Soleil augmente
au fil du temps
Le phénomène d’emballement
de l’effet de serre
(Kasting 1988)
Crédit : NASA / Martin Turbet
Le phénomène
d’échappement atmosphérique
Crédit : NASA/GSFC; CU/LASP
H H
H
H
H
H
O
O O
La Terre
d’ici 1 milliard d’années
(vue d’artiste)
Crédit : Piotr Siedlecki
Crédit : ESO / M. Kornmesser
Géante rouge
Évolution du Soleil
Crédit : Wendy Kenigsburg
Crédit : Wendy Kenigsburg
Le destin ultime du Soleil
(NGC 2392)
Naine blanche
Nébuleuse
planétaire
Crédit : NASA, ESA, Andrew Fruchter (STScI), and the ERO team (STScI + ST-ECF)
II.
LES ASTRES
DU FUTUR
Crédit : M. Garlick/University of Warwick/ESO
L’ère des étoiles
(108 - 1014 ans après le Big Bang)
Crédit : Ben Lamb
Durée de vie d’une étoile
sur la séquence principale
Centaines de milliards d’années
Dizaine de milliards d’années
(Dizaines de) millions d’années
> 10
1
0,5
Masse
Initiale
(en Soleils)
Évolution du taux de formation d’étoiles
dans l’univers
Temps depuis le Big Bang
(en milliards d’années)
Taux de formation
d’étoiles
(par rapport à aujourd’hui)
2
4
6
8
2 4 6 8 10 12 14
0
D’après Pascal Oesch, Madau & Dickinson 2014
L’ère des cadavres stellaires
(1015 - 1039 ans après le Big Bang)
Crédit : M. Rebisz
Trou noir
Naine blanche
Étoile à neutrons
Bestiaire des cadavres stellaires
Crédit : ESO/L. Calçada, NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Trou noir
Naine noire
Étoile à neutrons
Bestiaire des cadavres stellaires
Crédit : ESO/L. Calçada, NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Crédit : LIGO, Caltech, MIT, Aurore Simonnet/Sonoma State
L’ère des trous noirs
(1040 - 10100 ans après le Big Bang)
Des trous noirs… pas si noirs !
(Le rayonnement de Hawking)
Temps
Les trous noirs s’évaporent probablement !
Crédit : XKCD, EHT
Le trou noir supermassif M87*
Masse estimée : 6 milliards de Soleils
Durée de vie estimée : 1096 ans
L’ère sombre
(> 10100 ans après le Big Bang)
Crédit : TVZ Design
III.
LES DIAMANTS
NE SONT PAS ÉTERNELS
La structure de l’atome
(schématisée)
Proton
(charge +)
Neutron
(neutre)
Électron
(charge -)
<
Neutron Proton
Électron
Antineutrino
Durée de vie moyenne du neutron libre :
15 minutes
La désintégration du neutron libre
Proton Méson
Demi-vie théorique du proton :
> 1034 ans
La désintégration du proton*
(selon les théories de grande unification)
Lepton
* Une voie possible
La recherche de la désintégration du proton
(Le détecteur de neutrinos Super-Kamiokande)
IV.
LE DESTIN
DU COSMOS
Crédit : ESO/L. Calçada
Temps
(milliards d’années)
0 2 4 6 8 10 12 14
0
10
10
30
40
50
60
70
Big Bang
Aujourd’hui
(13,8)
Aujourd’hui
(46,5)
Rayon
de l’univers
observable
(milliards d’années-lumière)
Point d’inflexion
(5 milliards d’années)
Expansion
décélérée
Expansion
accélérée
L’expansion de l’univers
s’accélère !
68%
27%
5%
Composition de l’univers actuel
(en densité d’énergie)
Energie sombre
(répulsive)
Matière noire
(invisible)
Matière ordinaire
(étoiles, planètes…)
Crédit : Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.
Crédit : NASA/CXC/M.Weiss
3 scénarios pour
le futur à long terme du cosmos
Le scénario du Big Rip
(Caldwell, 1999)
Crédit : Greg Bacon (STScI)
Échelle de temps : > 200 milliards d’années
Crédit : Greg Bacon (STScI)
Le scénario du Big Crunch
Échelle de temps : 100 milliards d’années
Le scénario du Big Freeze
(La mort thermique de l’univers)
Échelle de temps : > 101000 ans
Les températures d’un système isolé ont tendance à
s’équilibrer avec le temps
Chaud Froid
Flux
Crédit : George Hodan
Température moyenne de l’univers :
-270°C
Température de la surface visible du Soleil :
5500°C
L’univers aujourd’hui
L’univers lors de sa mort thermique
Crédit : NASA, ESA, and the HST Frontier Fields team (STScI)
La désintégration
du vide quantique
(Witten, 1982)
Tout objet matériel encapsule de l’énergie
Crédit : realnothing, Lan Francisco
Énergie
Faux vide
Vrai vide
Énergie
Crédit : Bo Cheng
La désintégration du vide quantique
(par effet tunnel)
Des bulles de vide s’étendent
à des vitesses proches de celle de la lumière
Pour aller plus loin
Crédit : ESO/L. Calçada

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