Voyager Dans Un Trou De+ver
Cosmologie

Les trous de ver permettent-ils de voyager dans l’espace-temps ?

Les trous de ver sont sans aucun doute l’un de thèmes les plus populaires de la science-fiction. Ils permettent de voyager vers d’autres endroits de l’espace et du temps dans l’Univers sans enfreindre les lois de la physique, en effet, ils ne nécessitent pas de voyager plus vite que la vitesse de la lumière.

Bien que l’existence d’un trou de ver soit théoriquement possible, pour que celui-ci soit suffisamment grand pour qu’un humain puisse le traverser, est une autre histoire. La théorie de la relativité elle-même dit que nous ne pouvons pas nous attendre à trouver des trous de ver navigables.

Dans une étude, deux chercheurs proposent qu’il pourrait y avoir un moyen de produire des trous de ver navigables pour un être humain. Quelque chose qui nous permettrait de parcourir de grandes distances dans l’univers sans avoir à dépasser la vitesse de la lumière. Mais ce scénario est loin d’être simple…

Commençon d’avord par un bref rappel de ce qu’esst un trou noir avant de parler des trous de vers.

Les Trous noirs

Un trou noir est un objet céleste si compact que l’intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. De tels objets ne peuvent ni émettre, ni diffuser la lumière et sont donc “noirs”, ce qui en astronomie revient à dire qu’ils sont optiquement invisibles.

C’est l’une des prédictions les plus célèbres de la théorie générale de la relativité d’Einstein en 1916. La première preuve de l’existence d’un trou noir fut celle de la source de rayons X Cygnus X-1 par le satellite Uhuru en 1971l.

Le télescope Horizon événementiel (EHT), un ensemble de huit radiotélescopes basés au sol et à l’échelle planétaire forgés dans le cadre d’une collaboration internationale, a été conçu pour capturer des images d’un trou noir. Lors de conférences de presse coordonnées dans le monde entier, les chercheurs de l’EHT ont révélé qu’ils avaient réussi, en dévoilant la première preuve visuelle directe d’un trou noir supermassif et de son ombre Sous-titre disponible en Français..

il existe quatre types de trous noirs:

  1. Les trous noirs d’origine stellaire: Formés par effondrement gravitationnel, ils sont le résultat de l’explosion d’une étoile massive, cette explosion est connue sous le nom de supernova et est l’un des événements les plus brillants de l’Univers. De tels trous noirs ont une masse comprise entre trois et cinq masses solaires au minimum. Le trou noir stellaire le plus massif connu possède une masse de 14 masses solaires.
  2. Les trous noirs supermassifs: Ils ont une masse d’environ un million à un milliard de masses solaire. De nos jours, de nombreuses observations montrent qu’à peu près toutes les grosses galaxies possèdent un trou noir supermassif en leur centre. C’est par exemple le cas de notre propre galaxie, la Voie lactée. La formation des trous noirs supermassifs est encore fortement débattue, car elle se fait sur de grandes échelles de temps et comme il n’existe pas d’étoile de masse si grande, les trous noirs supermassifs ne peuvent pas directement provenir d’un effondrement stellaire.
  3. Les trous noirs intermédiares: en Novembre 2004, une équipe d’astronome découvre le premier trou noir intermédiaire, orbitant à 3 années-lumières seulement du centre de notre galaxie. C’est un trou noir de 1 300 masses solaires. Il se pourrait que ces trous noirs aient une importance capitale dans les modèles de formation et d’évolution des galaxies, ils seraient les graines des trous noirs supermassifs.
  4. Les trous noirs primordiaux: Un trou noir primordial, ou micro trou noir, est un type de trou qui possède la caractéristique de ne pas avoir été formé par effondrement gravitationnel. Leur existence, toujours hypothétique, remonterait au début de la création de notre univers ; il y a de cela 13,7 milliards d’années, bien avant l’émission de la première lumière de l’Univers.

Les trous de ver

Un trou de ver (également connu sous le nom de ponts Einstein-Rosen) est un objet hypothétique qui relierait deux régions distinctes de l’espace-temps et se manifesterait, d’un côté, comme un trou noir et, de l’autre côté, comme un trou blanc. Un trou de ver formerait un raccourci à travers l’espace-temps à la manière d’une feuille de papier, dont la surface serait pliée sur elle-même dans un espace à trois dimensions.

Un trou de ver permettrait un voyage du point A directement au point B en un temps considérablement réduit par rapport au temps qu’il faudrait pour parcourir la distance séparant ces deux points de manière linéaire. Visuellement, il faut s’imaginer voyager non pas à la surface de la feuille de papier, mais à travers le trou de ver ; la feuille, étant repliée sur elle-même, permet au point A de toucher directement le point B, la rencontre des deux points correspondant au trou de ver.

Trou De Ver
L’utilisation d’un trou de ver permettrait théoriquement le voyage d’un point de l’espace à un autre (déplacement dans l’espace), le voyage d’un point à l’autre du temps (déplacement dans le temps), et le voyage d’un point de l’espace-temps à un autre (déplacement à travers l’espace et, simultanément, à travers le temps).

Les trous de ver au niveau quantique

Une nouvelle étude publiée par Juan Maldacena et Alexey Milekhin est très intrigante. Ces derniers temps, il a été proposé que des trous de ver soient possibles au niveau de la physique quantique, mais il faudrait plus de temps pour les parcourir que de voyager dans l’espace normal et ils seraient également microscopiques. Les chercheurs suggèrent que s’il y avait une nouvelle physique, nous pourrions trouver un moyen de créer des trous de ver navigables pour les humains. Il serait alors possible de passer rapidement d’un point à un autre dans l’Univers.

Les travaux des deux chercheurs se sont dévellopés sur une base déjà cultivée depuis des décennies. L’idée des trous de ver est loin d’être nouvelle, le premier à proposer son existence a été le physicien allemand Karl Scwarzschild, dont les travaux ont constitué la première base théorique pour découvrir les trous noirs . Une conséquence de la métrique de Schwarzschild était ce qu’il appelait les “trous noirs éternels”, des connexions entre deux lieux différents de l’espace-temps. Ces trous de ver (ponts Einstein-Rosen) ne seraient pas stables car ils s’effondreraient trop rapidement pour que quoi que ce soit passe d’un bout à l’autre.

Les trous de ver ne sont pas navigable dans la physique classique

Pour que nous puissions trouver des trous de ver qui soient navigables pour un être humain, des circonstances spéciales doivent exister. Le plus important est l’existence d’une énergie négative, ce qui n’est pas possible dans le monde de la physique classique, mais cela peut arriver dans le monde de la physique quantique. Juan Maldacena et Alexey Milekhin donnent comme exemple l’effet Casimir, où les champs quantiques produisent de l’énergie négative tout en se propageant le long d’un cercle fermé:

Cependant, les chercheurs expliquent que, dans une étude précédente, ils ont suggéré que l’effet pourrait être beaucoup plus perceptible dans un trou noir qui a une charge magnétique importante. S’appuyant sur les propriétés spéciales des fermions sans masse (particules comme l’électron, mais sans masse), ils suggèrent que de l’énergie négative pourrait être générée. À son tour, cela permettrait à un trou de ver stable de se développer, qui ne s’effondrerait pas avant de pouvoir être traversé. Mais ils seraient microscopiques et ne pourraient exister que sur de très petites distances.

Trou De Ver Illustration
Vue d’artiste d’un trou de ver. Image: Pixabay.

Pour qu’il y ait des trous de ver suffisamment grands pour permettre aux humains de naviguer, une nouvelle physique est nécessaire. Maldacena et Milekhin se tournent vers le modèle Randall-Sundrum II (théorie de la géométrie déformée en 5 dimensions). En utilisant ce cadre, les trous de ver ressembleraient à des trous noirs de masse intermédiaire. Ils généreraient des forces de marée si intenses qu’elles pourraient être dangereuses pour un vaisseau spatial, mais pourraient être utilisées pour voyager.

Hypothétiquement on peut voyager dans un trou de ver

De l’extérieur, Maldacena et Milekhin ont conclu que ces trous de ver ressembleraient à des trous noirs chargés de taille intermédiaire qui généreraient des forces de marée d’une puissance similaire dont les vaisseaux spatiaux devraient se méfier. Pour ce faire, affirment-ils, un voyageur potentiel aurait besoin d’un facteur de stimulation très important lorsqu’il passe par le centre du trou de ver.

En supposant que vous puissiez voyager à travers ces trous de ver, les chercheurs expliquent qu’il s’agirait de tunnels entre deux points dans l’espace-temps. Mais certaines études ont suggéré que le temps de trajet, à travers un trou de ver stable, pourrait être plus long qu’un voyage traditionnel. Dans ce cas, les chercheurs expliquent que ce ne serait pas le cas du point de vue du voyageur. Ce serait presque instantané. Du point de vue d’un observateur extérieur, cependant, le temps nécessaire pour voyager serait très long.

Jean-Pierre Luminet, astrophysicien et directeur de recherche au CNRS, nous éclaire sur l’astre le plus mystérieux de notre cosmos.

Cela correspondrait à la théorie de la relativité. Ainsi, un astronaute traversant un trou de ver de 10.000 années-lumière prendrait 1 seconde pour le traverser. Pour quelqu’un qui l’observe de l’extérieur, ce voyage durerait bien plus de 10.000 ans. De plus, il ne serait pas nécessaire d’utiliser du carburant. La gravité du trou de ver lui-même serait suffisant pour l’accélération et du ralentissement du vaisseau. De ce fait, le voyage serait très efficace.

Mais pour que tout cela devienne une réalité, il existe de nombreux inconvénients… D’une part, les trous de ver navigables devraient être construits en utilisant l’énergie négative. Il n’y a pas de mécanisme naturel qui explique comment elle pourrait se former naturellement. De plus, sa taille et sa masse seraient si importantes qu’aucune technologie actuelle ne pourrait être appropriée. Et omme si ça ne suffisait pas, cela ne fonctionnerait que dans un univers plat et froid, ce qui ne se produit que dans le modèle théorique de Randall-Sundrum II.

dangerosité de voyager dans un trou de ver et conclusion

Tout objet passant à travers le trou de ver serait accéléré à grande vitesse. Au point que même le rayonnement de fond micro–ondes serait une menace. Nous serions donc confrontés à une méthode de voyage qui ne serait sûrement pas la plus attrayante. C’ela nous amène à penser,, qu’il n’y a peut-être pas de moyen pratique de voyager à des vitesses proches de celle de la lumière ou, à défaut, de parcourir de longues distances en utilisant une méthode alternative, telle que celle proposée ici.

Mais, dans tous les cas, les chercheurs soulignent que l’étude vise uniquement à montrer que des trous de ver navigables pourraient exister. Ils seraient le résultat de l’interaction entre le monde de la relativité générale et la physique quantique. À l’heure actuelle, il n’y a aucun moyen d’imaginer comment cela pourrait être fait. Peut-être qu’avec la technologie que nous pourrions développer, dans des milliers d’années, elle sera beaucoup plus abordable. Mais le côté positif de tout cela, c’est que les trous de ver ne sont pas qu’une simple imagination.

Un jour pourra-t-on créer des trous de ver pour voyager entre deux points de l’Univers sur de grandes distances ?

Sur la base de ce que nous savons aujourd’hui, la réponse semble être un non catégorique. Ce qui est intéressant, c’est que si notre espèce survit pendant des milliers d’années, pour mettre un chiffre, ses connaissances vont croître d’une manière que nous pouvons difficilement imaginer aujourd’hui. Dans un futur loingain, avec des outils beaucoup plus sophistiqués, et une meilleure connaissance de l’univers, il serat peut-être possible de construire des trous de ver navigables …

Pour finir, et pour appronfondir le sujet, je vous propose de regarder la conférence “La forme de l’espace, des trous noirs à l’Univers chiffonné” de Jean-Pierre Luminet pour les “Les Mardi de l’espace des sciences” de Rennes.

Quelle est la forme de l’Univers ? Est-il fini ou infini, continu ou discontinu, lisse ou chiffonné ? Est-il percé de trous noirs et de trous de vers le connectant à d’autres univers, a-t-il des dimensions cachées ? Et s’il était plus petit que prévu ? – Conférence de Jean-Pierre Luminet.

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Sources & liens connexes

L’étude de J. Maldacena et A. Milekhin; “Trous de ver humainement traversables”
arxiv.org/pdf/2008.06618.pdf

One Theory Beyond the Standard Model Could Allow Wormholes that You Could Actually Fly Through
www.universetoday.com/147549/

Les trous noirs tordent-ils le temps ?
https://lejournal.cnrs.fr/articles/les-trous-noirs-tordent-ils-le-temps

What Is Wormhole Theory?
www.space.com/20881-wormholes.html

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2 commentaires

  • Avatar

    Hachemi

    Sujet intéressant. Roland Lehoucq en parle parfois dans ses conférences. Le problème à la limite c’est pas la technologie pour trouver comment faire des trous de ver, ou en les traverser. Dans plusieurs centaines ou milliers d’années, je suis certain qu’on y parviendra.

    Le problème réside dans le temps. À quoi ça sert de voyager pendant quelques mois, si au retour 10 000 années se sont écoulées sur terre ? Donc l’enjeu serait de trouver un système que notre physique n’a pas encore découvert ou démontré, qui puisse voyager sur de longues distances, sans porter atteinte au temps et sans remettre en cause la théorie de la relativité.

    Les univers jumeaux de JP. Petit sont une piste… 😉

    • Avatar

      alesc

      Bonjour et merci pour le commentaire. 🙂

      Oui tu as raison, il n’y aurait aucun intérêt de voyager de cette façon ou même d’envoyer une sonde dans un trou de ver, avec le temps que cela prendrait de faire “remonter” des informations vers la Terre… Les trous de ver sont intéressants uniquement d’un point de vue théorique, pour percer un peu plus les mystères de l’Univers.

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