Les trous noirs pourraient être des “portes dérobées” vers un autre univers, affirment des physiciens

Selon des physiciens, un objet physique, tel qu’une personne ou un vaisseau spatial, pourrait théoriquement traverser un trou de ver au centre d’un trou noir, et peut-être même accéder à un autre univers de l’autre côté.

Dans ce qui semble être la suite logique de l’intrigue d’Interstellar – où des astronautes tentent de chasser un autre univers après que les effets catastrophiques du changement climatique ont détruit la Terre – des physiciens ont modélisé ce qui arriverait à une chaise, un scientifique et un vaisseau spatial, si chacun d’eux se retrouvait à l’intérieur du trou de ver sphérique d’un trou noir.

“Ce que nous avons fait, c’est reconsidérer une question fondamentale sur la relation entre la gravité et la structure sous-jacente de l’espace-temps”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Diego Rubiera-Garcia, de l’université de Lisbonne au Portugal.

“En termes pratiques, nous avons abandonné une hypothèse qui tient dans la relativité générale, mais il n’y a aucune raison a priori pour qu’elle tienne dans les extensions de cette théorie.”

Prenons donc d’abord un peu de recul, et rappelons quelques éléments de base. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, une singularité se trouve au centre d’un trou noir, c’est-à-dire le point où les forces de gravité sont les plus intenses et où le temps et l’espace prennent fin.

Si un objet s’approche de l’horizon des événements, il sera écrasé dans une direction et étiré dans une autre, grâce aux forces de marée extrêmes de la gravité en jeu à l’intérieur d’un trou noir. Si l’objet reste intact suffisamment longtemps pour atteindre le centre d’un trou noir, il sera infiniment long et fin : en gros, il aura été spaghetti au point d’être méconnaissable.

Depuis des années, les physiciens jouent avec l’hypothèse d’une singularité au centre d’un trou noir. En effet, jusqu’à ce que l’on puisse prouver qu’elle existe réellement, il existe un grand nombre de possibilités qui fonctionnent encore – en théorie.

Au début de cette année, des physiciens de l’université de Cambridge, au Royaume-Uni, ont affirmé qu’il n’y avait aucune raison pour qu’une singularité se trouve nécessairement à l’intérieur d’un trou noir. Ils suggèrent que dans un univers à cinq dimensions ou plus – ce qui n’est pas exclu pour nous – une singularité “nue” pourrait exister, qui ne serait pas limitée par un horizon des événements.

Bien sûr, cela signifierait de très grandes choses pour notre compréhension actuelle de la façon dont les lois de la physique régissent notre Univers, car il faudrait pour cela que la théorie de la relativité générale d’Einstein soit fausse.

“Si des singularités nues existent, la relativité générale s’effondre”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Saran Tunyasuvunakool, en janvier dernier. “Et si la relativité générale s’effondre, cela mettrait tout sens dessus dessous, car elle n’aurait plus aucun pouvoir prédictif – elle ne pourrait plus être considérée comme une théorie autonome pour expliquer l’Univers.”

Il n’est pas non plus exclu qu’Einstein se trompe. Stephen Hawking s’est attaqué pendant des décennies à la façon dont la relativité générale semble s’opposer à la mécanique quantique dans les trous noirs

En supposant que les stipulations de la relativité générale ne soient pas gravées dans le marbre, la nouvelle étude de l’équipe de Rubiera-Garcia soutient que si l’on supprime la singularité d’un trou noir, on obtient à la place, au centre, un trou de ver de taille finie.

Ils ont ensuite étudié ce qui se passerait si divers objets – une chaise, un scientifique et un vaisseau spatial – parvenaient à dépasser l’horizon des événements et à pénétrer dans le trou de ver. Ces objets sont appelés “observateurs”.

Ils ont modélisé ces observateurs comme une agrégation de points reliés par des interactions physiques ou chimiques qui maintiennent tout ensemble pendant que l’objet voyage le long d’une ligne géodésique. Une ligne géodésique est simplement le chemin dans l’espace-temps que suit un objet en chute libre.

“Chaque particule de l’observateur suit une ligne géodésique déterminée par le champ gravitationnel”, explique Rubiera-Garcia. “Chaque géodésique ressent une force gravitationnelle légèrement différente, mais les interactions entre les constituants du corps pourraient néanmoins soutenir le corps.”

Publiant dans la revue Classical and Quantum Gravity, les chercheurs démontrent cela en montrant comment le temps passé par un rayon lumineux dans un aller-retour entre deux parties du corps est toujours fini.

Cela signifie que des forces finies, aussi puissantes soient-elles, pourraient compenser l’impact du champ gravitationnel à proximité et à l’intérieur du trou de ver sur un corps physique qui le traverse.

“Ainsi, différentes parties du corps établiront toujours des interactions physiques ou chimiques et, par conséquent, la cause et l’effet s’appliqueront toujours à travers la gorge du vortex”, expliquent-ils.

Ainsi, alors que la théorie de la relativité générale prévoit qu’un objet s’approchant d’un trou noir sera écrasé dans une direction et étiré dans une autre à l’infini, si l’on suppose que le centre d’un trou noir est un vortex de rayon fini, l’objet ne peut être écrasé qu’à hauteur de la taille du vortex.

Cela signifie que, selon l’hypothèse de Rubiera-Garcia, un objet pourrait survivre à un voyage dans un trou de ver et sortir techniquement intact de l’autre côté – et potentiellement dans un autre univers – mais il serait écrasé à la taille du trou de ver fini. Au moins, il n’est pas complètement détruit, non ?

“Pour un physicien théorique, la souffrance des observateurs est admissible (on pourrait même considérer qu’elle fait partie du travail d’un expérimentateur), mais leur destruction totale ne l’est pas”, s’amusent Rubiera-Garcia et son équipe dans un article d’opinion.

Tant que nous ne saurons pas comment voir réellement un trou noir, tout ceci restera bel et bien du domaine de l’hypothèse pure. Mais nous commençons à comprendre que les trous noirs ne sont peut-être pas les horribles pièges mortels qui anéantissent toute existence, comme nous le pensions.

Comme l’a déclaré Hawking lors d’une conférence en août 2015 à propos de sa solution au paradoxe de l’information : “Le message de cette conférence est que les trous noirs ne sont pas aussi noirs qu’on le dit. Ils ne sont pas les prisons éternelles que l’on croyait autrefois…. Si vous avez l’impression d’être dans un trou noir, n’abandonnez pas. Il y a un moyen d’en sortir.”