La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein a profondément changé notre réflexion sur les concepts fondamentaux de la physique, comme l'espace et le temps. Mais cela nous a aussi laissé de profonds mystères. L'un était des 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 de l'espace-temps, en théorie fournissant des raccourcis pour les voyageurs de l'espace.

Les trous de ver sont encore du domaine de l'imagination. Mais certains scientifiques pensent que nous pourrons bientôt les trouver, trop. Au cours des derniers mois, plusieurs nouvelles études ont suggéré des voies intrigantes pour aller de l'avant.

Les trous noirs et les trous de ver sont des types particuliers de solutions aux équations d'Einstein, survenant lorsque la structure de l'espace-temps est fortement courbée par la gravité. Par exemple, quand la matière est extrêmement dense, le tissu de l'espace-temps peut devenir si courbé que même la lumière ne peut s'en échapper. C'est un trou noir.

Comme la théorie permet au tissu de l'espace-temps d'être étiré et plié, 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, créer un pont entre deux univers. C'est une sorte de trou de ver - et depuis lors, de nombreux autres ont été imaginés.

Certains trous de ver peuvent être "traversibles", ce qui signifie que les humains peuvent être capables de voyager à travers eux. Pour cela cependant, ils devraient être suffisamment grands et maintenus ouverts contre la force de gravité, qui essaie 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. Ainsi, la nature a peut-être trouvé un moyen de créer des trous de ver.

Repérer des trous de ver dans le ciel

Comment prouver que les trous de ver existent ? Dans un nouveau journal, publié dans les avis mensuels de la Royal Society, Les astronomes russes suggèrent qu'ils pourraient exister au centre de certaines galaxies très brillantes, et proposer quelques observations pour les retrouver. Ceci est basé sur ce qui se passerait si la matière sortant d'un côté du trou de ver entrait en collision avec 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 pour différencier un trou de ver et un trou noir, auparavant supposée indiscernable de l'extérieur. Mais les trous noirs devraient produire moins de rayons gamma et les éjecter en jet, tandis que le rayonnement produit via un trou de ver serait confiné à une sphère géante. Bien que le type de trou de ver considéré dans cette étude soit traversable, cela ne ferait pas un voyage agréable. Parce qu'il serait si proche du centre d'une galaxie active, les températures élevées brûleraient tout en 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 en suivant minutieusement les 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 « laisser échapper » 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 des observations dans un avenir proche, une fois que la sensibilité de nos instruments est un peu plus avancée.

Par coïncidence, encore une autre étude récente a rapporté la découverte de quelques « cercles radio étranges » dans le ciel. Ces cercles sont étranges car ils sont énormes et pourtant ne sont associés à aucun objet visible. Pour l'instant, ils défient toute explication conventionnelle, les trous de ver ont donc été avancés comme cause possible.

Une boîte de vers

Les trous de ver ont une forte emprise sur notre imaginaire collectif. Dans un sens, ils sont une délicieuse forme d'évasion. Contrairement aux trous noirs qui font un peu peur car ils piègent tout ce qui s'y aventure, les trous de ver peuvent nous permettre de voyager vers des endroits lointains plus rapidement que la vitesse de la lumière. Ils peuvent même être des machines à remonter le temps, fournir un moyen de voyager en arrière, comme suggéré par le regretté 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 pourraient s'être formés dans l'univers primitif à partir d'une mousse de particules quantiques apparaissant et disparaissant. 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", ce qui suggère que les informations physiques pourraient 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 du tout".

Le fait que les trous de ver jouent un rôle dans ces développements fascinants ne passera 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, comme si notre univers est le seul.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.