Chaque trou noir contient-il un autre univers ?

Notre univers pourrait se trouver dans le trou noir d’un autre univers, prédisent les équations.

Comme une partie d’une poupée russe cosmique, notre univers peut être niché dans un trou noir qui fait lui-même partie d’un univers plus vaste.

À leur tour, tous les trous noirs que l’on trouve jusqu’à présent dans notre univers – du microscopique au supermassif – peuvent être des portes d’entrée vers des réalités alternatives.

Selon une théorie hallucinante, un trou noir est en fait un tunnel entre les univers – une sorte de trou de ver. La matière que le trou noir attire ne s’effondre pas en un seul point, comme on l’a prédit, mais jaillit plutôt d’un “trou blanc“ à l’autre extrémité du trou noir, selon la théorie.

Dans un article récent publié dans la revue Physics Letters B, le physicien de l’université de l’Indiana, Nikodem Poplawski, présente de nouveaux modèles mathématiques du mouvement en spirale de la matière tombant dans un trou noir. Ses équations suggèrent que de tels trous de ver sont des alternatives viables aux “singularités spatio-temporelles” qu’Albert Einstein prédisait au centre des trous noirs.

Selon les équations de la relativité générale d’Einstein, des singularités se créent chaque fois que la matière d’une région donnée devient trop dense, comme ce serait le cas au cœur ultra-dense d’un trou noir.

La théorie d’Einstein suggère que les singularités ne prennent pas de place, sont infiniment denses et sont infiniment chaudes – un concept soutenu par de nombreuses lignes de preuves indirectes mais encore si farfelu que de nombreux scientifiques ont du mal à l’accepter.

Si Poplawski a raison, ils n’auront peut-être plus à le faire.

Selon les nouvelles équations, la matière que les trous noirs absorbent et semblent détruire est en fait expulsée et devient les éléments constitutifs des galaxies, des étoiles et des planètes dans une autre réalité.

Les trous de ver résolvent le mystère du Big Bang ?

La notion de trous noirs comme trous de ver pourrait expliquer certains mystères de la cosmologie moderne, a déclaré Poplawski.

Par exemple, la théorie du big bang dit que l’univers a commencé comme une singularité. Mais les scientifiques n’ont pas d’explication satisfaisante sur la façon dont une telle singularité a pu se former au départ.

Si notre univers était né d’un trou blanc au lieu d’une singularité, Poplawski a dit que “cela résoudrait le problème des singularités de trous noirs et aussi celui de la singularité du big bang”.

Les trous de ver pourraient également expliquer les explosions de rayons gamma, les deuxièmes plus puissantes explosions de l’univers après le big bang.

Les explosions de rayons gamma se produisent aux confins de l’univers connu. Elles semblent être associées à des supernova, ou explosions d’étoiles, dans des galaxies lointaines, mais leurs sources exactes sont un mystère.

Poplawski propose que ces explosions soient des rejets de matière provenant d’univers alternatifs. La matière, dit-il, pourrait s’échapper dans notre univers par des trous noirs supermassifs – des trous de ver – au cœur de ces galaxies, bien que l’on ne sache pas exactement comment cela serait possible.

“C’est une idée un peu folle, mais qui sait ?” dit-il.

Il y a au moins une façon de tester la théorie de Poplawski : Certains des trous noirs de notre univers tournent, et si notre univers est né à l’intérieur d’un trou noir tournant de façon similaire, alors notre univers devrait avoir hérité de la rotation de l’objet parent.

Si des expériences futures révèlent que notre univers semble tourner dans une direction préférentielle, ce serait une preuve indirecte qui étayerait sa théorie des trous noirs, a déclaré Poplawski.

Les trous de ver sont des créateurs de “matière exotique” ?

La théorie des trous de ver peut également aider à expliquer pourquoi certaines caractéristiques de notre univers s’écartent de ce que la théorie prévoit, selon les physiciens.

Selon le modèle standard de la physique, après le big bang, la courbure de l’univers aurait dû augmenter au fil du temps, de sorte qu’aujourd’hui – 13,7 milliards d’années plus tard – nous devrions sembler être assis à la surface d’un univers fermé et sphérique.

Mais les observations montrent que l’univers semble plat dans toutes les directions.

De plus, les données sur la lumière du tout premier univers montrent que tout, juste après le big bang, était d’une température assez uniforme.

Cela signifierait que les objets les plus éloignés que nous voyons sur les horizons opposés de l’univers étaient autrefois assez proches pour interagir et s’équilibrer, comme des molécules de gaz dans une chambre étanche.

Là encore, les observations ne correspondent pas aux prévisions, car les objets les plus éloignés les uns des autres dans l’univers connu sont si éloignés que le temps qu’il faudrait pour voyager entre eux à la vitesse de la lumière dépasse l’âge de l’univers.

Pour expliquer ces écarts, les astronomes ont imaginé le concept d’inflation.

L’inflation indique que peu après sa création, l’univers a connu une poussée de croissance rapide au cours de laquelle l’espace lui-même s’est étendu à des vitesses supérieures à la lumière. Cette expansion a fait passer l’univers d’une taille inférieure à celle d’un atome à des proportions astronomiques en une fraction de seconde.

L’univers semble donc plat, car la sphère sur laquelle nous sommes assis est extrêmement grande de notre point de vue – tout comme la sphère de la Terre semble plate à quelqu’un qui se tient dans un champ.

L’inflation explique également comment des objets si éloignés les uns des autres ont pu autrefois être suffisamment proches pour interagir.

Mais, en supposant que l’inflation soit réelle, les astronomes ont toujours eu du mal à en expliquer la cause. C’est là qu’intervient la nouvelle théorie des trous de ver.

Selon Poplawski, certaines théories de l’inflation affirment que l’événement a été causé par de la “matière exotique”, une substance théorique qui diffère de la matière normale, en partie parce qu’elle est repoussée plutôt qu’attirée par la gravité.

Sur la base de ses équations, Poplawski pense que cette matière exotique a pu être créée lorsque certaines des premières étoiles massives se sont effondrées et sont devenues des trous de ver.

“Il peut y avoir une certaine relation entre la matière exotique qui forme les trous de ver et la matière exotique qui a déclenché l’inflation”, dit-il.

Les équations des trous de ver : une “solution réelle”

Le nouveau modèle n’est pas le premier à proposer que d’autres univers existent à l’intérieur des trous noirs. Damien Easson, un physicien théorique de l’Université d’État de l’Arizona, a fait cette hypothèse dans des études précédentes.

“Ce qui est nouveau ici, c’est une véritable solution de trou de ver dans la relativité générale qui agit comme le passage du trou noir extérieur au nouvel univers intérieur”, a déclaré Easson, qui n’a pas participé à la nouvelle étude.

“Dans notre article, nous avons juste spéculé qu’une telle solution pourrait exister, mais Poplawski a trouvé une solution réelle”, a déclaré Easson, en se référant aux équations de Poplawski.

Néanmoins, l’idée est encore très spéculative, a déclaré Easson dans un courriel.

“L’idée est-elle possible ? Oui. Le scénario est-il probable ? Je n’en ai aucune idée. Mais c’est certainement une possibilité intéressante.”

Les futurs travaux sur la gravité quantique – l’étude de la gravité au niveau subatomique – pourraient affiner les équations et potentiellement soutenir ou réfuter la théorie de Poplawski, a déclaré Easson.

La théorie des trous de ver n’est pas une percée

Dans l’ensemble, la théorie des vortex est intéressante, mais elle ne constitue pas une percée pour expliquer les origines de notre univers, a déclaré Andreas Albrecht, un physicien de l’Université de Californie, Davis, qui n’a pas non plus participé à la nouvelle étude.

En disant que notre univers a été créé par un jaillissement de matière provenant d’un univers parent, la théorie déplace simplement l’événement de création original dans une réalité alternative.

En d’autres termes, elle n’explique pas comment l’univers parent est né ni pourquoi il possède les propriétés qu’il a – des propriétés dont notre univers a vraisemblablement hérité.

“Il y a vraiment des problèmes urgents que nous essayons de résoudre, et il n’est pas certain que tout cela offre une voie d’avenir”, a-t-il déclaré.

Pourtant, Albrecht ne trouve pas l’idée de relier l’univers aux trous de ver plus étrange que celle des singularités des trous noirs, et il met en garde contre le fait de rejeter la nouvelle théorie juste parce qu’elle semble un peu à l’écart.

“Tout ce que les gens demandent dans ce domaine est assez bizarre”, dit-il. “On ne peut pas dire que l’idée la moins bizarre va l’emporter, parce que ce n’est pas comme ça que ça s’est passé, loin de là.”

Lire aussi : Il pourrait y avoir un univers à l’intérieur de chaque trou noir

Source : National Geographic – Traduit par Anguille sous roche