Trous noirs et trous de ver

Ken Tapping, Le 17 août 2016

Dans le ciel cette semaine…

  • Mars et Saturne sont bas dans le ciel au sud-ouest après la tombée de la nuit.
  • Saturne se trouve à la gauche de Mars et est moins brillante.
  • La Lune sera pleine le 18.

Pour Isaac Newton, la gravité était une force. Pour Albert Einstein, c’était toute autre chose. Selon lui, un astronaute dans une capsule dépourvue de fenêtres ne verrait pas de différence entre flotter dans le vide intersidéral et plonger à toute vitesse vers la Terre. Dans les deux cas, il aurait un sentiment d’apesanteur, comme les astronautes de la Station spatiale internationale, en chute perpétuelle vers la Terre. C’est une sensation très différente de celle ressentie lorsqu’un aéronef accélère pour prendre son envol.

Pour Einstein, la gravité serait une courbure dans l’espace-temps; une courbure causée par la masse d’un objet, phénomène comparable à la déformation créée par une sphère posée sur une toile en caoutchouc. Plus la masse augmente ou plus elle est concentrée, plus la déformation s’accroît. Ainsi, la déformation induite par une sphère d’aluminium ou de plomb de 10 kg ne serait pas la même. La sphère de plomb étant plus petite, elle entraînerait une déformation plus grande. Einstein a démontré qu’un objet ayant une masse suffisante ou suffisamment concentrée pouvait déformer l’espace-temps au point où plus rien ne pouvait en ressortir, ni même la lumière. C’est la définition d’un trou noir. Ces objets peuvent se créer de deux façons : soit par l’accumulation de matière jusqu’à ce que la masse écrase le matériel au centre, ou sous l’effet des ondes de choc, produites par l’explosion d’une étoile, qui compriment le noyau de matière jusqu’à ce qu’il donne naissance à un trou noir.

Au-delà de cela, la réalité nous échappe. Notre compréhension de la physique s’est bâtie au fil de siècles d’observation du monde qui nous entoure et au-delà, et des expériences réalisées en laboratoire. Pour transformer la Terre en trou noir, il faudrait comprimer le globe de 12 756 km de diamètre en une bille de 1,7 cm de diamètre. Dans des conditions aussi excentriques, la fiabilité de nos théories s’effrite. Des scientifiques ont émis toutes sortes d’hypothèses, dont une veut que certains trous noirs soient en fait des trous de ver ou des tunnels cosmiques.

Un trou noir est un portail unidirectionnel menant quelque part, une sorte de cul-de-sac cosmique. Albert Einstein et son collègue, le physicien Nathan Rosen, ont toutefois démontré que si l’espace-temps s’incurvait jusqu’à se replier de la bonne façon, un trou noir pourrait donner accès à une autre région de l’espace. Ces tunnels formant un raccourci spatiotemporel se nomment « ponts Einstein-Rosen » – ou « trous de vers » pour la majorité des mortels.

Il faudrait des milliers d’années pour atteindre l’étoile la plus proche de nous à bord de l’engin spatial le plus rapide dont nous disposons actuellement; même à la vitesse de la lumière, il faudrait plus de quatre ans. Lorsque l’on approche de la vitesse de la lumière, le temps se dilate, si bien que, pour les astronautes, le voyage serait d’une durée tolérable, mais ils constateraient, en revenant sur Terre, que des siècles, voire des millénaires, se seraient écoulés en leur absence. En science-fiction et dans les domaines les plus pointus de la science, on cherche depuis toujours le moyen de parcourir des distances infranchissables pour le moment. Un trou de ver pourrait en principe nous conduire instantanément à un autre point de l’Univers. Dans le film Contact, le personnage incarné par Jodie Foster emprunte ce qui ressemble à un tunnel cosmique.

Que les trous de ver existent ou non, on ignore comment on pourrait utiliser ceux d’origine naturelle pour se déplacer. Les forces gravitationnelles qui maintiennent ces portails ouverts nous mettraient en pièces, tandis que les rayons X et la chaleur intense émise par les objets avalés en même temps que nous nous calcineraient sur-le-champ. Certains ont même émis l’hypothèse que notre monde résiderait en fait à l’intérieur d’un trou noir.

Dans la mesure où elles peuvent être soumises à l’observation ou à l’expérience, toutes les idées, aussi farfelues soient-elles, ont une valeur du point de vue scientifique. Arthur Eddington avait probablement raison de penser que « Non seulement l’Univers est plus étrange que nous ne l’imaginons, mais il est aussi plus étrange que nous ne pouvons l’imaginer. »

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

Tél. : 250-497-2300
Téléc. : 250-497-2355
Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

Date de modification :