Andreea Font, Maître de conférences en astrophysique, Université John Moores de Liverpool
La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein a profondément changé notre réflexion sur les concepts fondamentaux de la physique, tels que l’espace et le temps. Mais cela nous a également laissé de profonds mystères. L’un était les trous noirs, qui n’ont été détectés sans équivoque qu’au cours des dernières années. Un autre était les «trous de ver» – des ponts reliant différents points dans l’espace-temps, fournissant en théorie des raccourcis pour les voyageurs de l’espace.
Les trous de ver sont toujours dans le domaine de l’imagination. Mais certains scientifiques pensent que nous pourrons bientôt les trouver aussi. Au cours des derniers mois, plusieurs nouvelles études ont suggéré des pistes intéressantes.
Les trous noirs et les trous de ver sont des types spéciaux de solutions aux équations d’Einstein, survenant lorsque la structure de l’espace-temps est fortement pliée par la gravité. Par exemple, lorsque la matière est extrêmement dense, le tissu de l’espace-temps peut devenir si incurvé que même la lumière ne peut pas s’échapper. C’est un trou noir.
Comme la théorie permet d’étirer et de plier le tissu de l’espace-temps, on peut imaginer toutes sortes de configurations possibles. En 1935, Einstein et le physicien Nathan Rosen ont décrit comment deux feuilles d’espace-temps peuvent être réunies, créant un pont entre deux univers. C’est une sorte de trou de ver – et depuis, beaucoup d’autres ont été imaginés.
Certains trous de ver peuvent être «traversables», ce qui signifie que les humains peuvent être capables de les traverser. Pour cela, cependant, ils devraient être suffisamment grands et maintenus ouverts contre la force de gravité, qui tente de les fermer. Pour pousser l’espace-temps vers l’extérieur de cette manière, il faudrait d’énormes quantités d ‘«énergie négative».
Cela ressemble à de la science-fiction? Nous savons que l’énergie négative existe, de petites quantités ont déjà été produites en laboratoire. Nous savons également que l’énergie négative est à l’origine de l’expansion accélérée de l’univers. La nature a donc peut-être trouvé un moyen de faire des trous de ver.
Repérer les trous de ver dans le ciel 563420
Comment pouvons-nous jamais prouver que les trous de ver existent? Dans un nouvel article, publié dans le Monthly Notices of the Royal Society, des astronomes russes suggèrent qu’ils peuvent exister au centre de certaines galaxies très brillantes et proposent quelques observations pour les trouver. Ceci est basé sur ce qui se erait si de la matière sortant d’un côté du trou de ver entrait en collision avec de la matière qui y tombait. Les calculs montrent que le crash entraînerait un affichage spectaculaire de rayons gamma que nous pourrions essayer d’observer avec des télescopes.
Ce rayonnement pourrait être la clé de la différenciation entre un trou de ver et un trou noir, précédemment supposé indiscernable de l’extérieur. Mais les trous noirs devraient produire moins de rayons gamma et les éjecter dans un jet, tandis que le rayonnement produit via un trou de ver serait confiné à une sphère géante. Bien que le genre de trou de ver considéré dans cette étude soit traversable, il ne ferait pas un voyage agréable. Parce qu’il serait si proche du centre d’une galaxie active, les températures élevées brûleraient tout à un croustillant. Mais ce ne serait pas le cas pour tous les trous de ver, tels que ceux plus éloignés du centre galactique.
L’idée que les galaxies peuvent abriter des trous de ver en leur centre n’est pas nouvelle. Prenons le cas du trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée. Cela a été découvert par un suivi minutieux des orbites des étoiles près du trou noir, une réalisation majeure qui a reçu le prix Nobel de physique en 2020. Mais un article récent a suggéré que cette attraction gravitationnelle pourrait plutôt être causée par un trou de ver.
Contrairement à un trou noir, un trou de ver peut «fuir» une certaine gravité des objets situés de l’autre côté. Cette action gravitationnelle effrayante ajouterait un petit coup de pied aux mouvements des étoiles près du centre galactique. Selon cette étude, l’effet spécifique devrait être mesurable dans les observations dans un proche avenir, une fois que la sensibilité de nos instruments sera un peu plus avancée.
Par coïncidence, une autre étude récente a rapporté la découverte de certains «cercles radio étranges» dans le ciel. Ces cercles sont étranges parce qu’ils sont énormes et pourtant non associés à aucun objet visible. Pour l’instant, ils défient toute explication conventionnelle, de sorte que les trous de ver ont été avancés comme une cause possible.
Une boîte de vers 3q5o7
Les trous de ver détiennent une forte emprise sur notre imagination collective. D’une certaine manière, ils sont une délicieuse forme d’évasion. Contrairement aux trous noirs qui sont un peu effrayants car ils piègent tout ce qui s’aventure, les trous de ver peuvent nous permettre de voyager dans des endroits lointains plus rapidement que la vitesse de la lumière. Il peut même s’agir de machines à remonter le temps, offrant un moyen de voyager en arrière – comme le suggère feu Stephen Hawking dans son dernier livre.
Les trous de ver apparaissent également en physique quantique, qui régit le monde des atomes et des particules. Selon la mécanique quantique, les particules peuvent sortir de l’espace vide, pour disparaître un instant plus tard. Cela a été vu dans d’innombrables expériences. Et si des particules peuvent être créées, pourquoi pas des trous de ver? Les physiciens pensent que des trous de ver se sont peut-être formés dans l’univers primitif à partir d’une mousse de particules quantiques entrant et sortant de l’existence. Certains de ces «trous de ver primordiaux» existent peut-être encore aujourd’hui.
Des expériences récentes sur la «téléportation quantique» – un transfert «désincarné» d’informations quantiques d’un endroit à un autre – se sont avérées fonctionner d’une manière étrangement similaire à deux trous noirs connectés par un trou de ver. Ces expériences semblent résoudre le «paradoxe de l’information quantique», qui suggère que l’information physique pourrait disparaître définitivement dans un trou noir. Mais ils révèlent également un lien profond entre les théories notoirement incompatibles de la physique quantique et de la gravité – les trous de ver étant pertinents pour les deux – qui peuvent jouer un rôle dans la construction d’une «théorie de tout».
Le fait que les trous de ver jouent un rôle dans ces développements fascinants ne era probablement pas inaperçu. Nous ne les avons peut-être pas vus, mais ils pourraient certainement être là-bas. Ils peuvent même nous aider à comprendre certains des mystères cosmiques les plus profonds, par exemple si notre univers est le seul.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.
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