Des physiciens disent que des extraterrestres pourraient utiliser des trous noirs comme ordinateurs quantiques


Si la vie est répandue dans notre Univers, et nous avons toutes les raisons de le penser, pourquoi n’en voyons-nous pas la preuve partout ?

Vue d’artiste d’un trou noir supermassif actif. Crédit : ESO/L. Calçada

C’est l’essence du paradoxe de Fermi, une question qui tourmente les astronomes et les cosmologistes depuis la naissance de l’astronomie moderne.

C’est également le raisonnement qui sous-tend la conjecture Hart-Tipler, l’une des nombreuses (nombreuses !) résolutions proposées, qui affirme que si une vie avancée était apparue dans notre galaxie à un moment donné dans le passé, nous verrions des signes de son activité partout où nous regardons. Parmi les indications possibles, on trouve des sondes autoreproductibles, des mégastructures et d’autres activités de type III.

D’un autre côté, plusieurs résolutions proposées remettent en question l’idée qu’une vie avancée puisse opérer à des échelles aussi massives. D’autres suggèrent que les civilisations extraterrestres avancées seraient engagées dans des activités et des lieux qui les rendraient moins visibles.

Dans une étude récente, une équipe germano-géorgienne de chercheurs a proposé que les civilisations extraterrestres avancées (CTE) puissent utiliser les trous noirs comme ordinateurs quantiques.

Cette hypothèse est logique d’un point de vue informatique et offre une explication au manque apparent d’activité que nous constatons lorsque nous observons le cosmos.

Les recherches ont été menées par Gia Dvali, physicien théoricien à l’Institut Max Planck de physique et titulaire de la chaire de physique à l’université Ludwig-Maximilians de Munich, et Zaza Osmanov, professeur de physique à l’université libre de Tbilissi, chercheur à l’Observatoire national géorgien d’astrophysique Kharadze et à l’Institut SETI.

L’article décrivant leurs résultats est récemment paru en ligne et est en cours d’examen en vue de sa publication dans l’International Journal of Astrobiology.

La première enquête SETI (projet Ozma) a été menée en 1960 sous la direction du célèbre astrophysicien Frank Drake (qui a proposé l’équation de Drake). Cette enquête s’est appuyée sur le radiotélescope de 26 mètres de l’Observatoire de Green Bank pour écouter les transmissions radio en provenance des systèmes stellaires voisins de Tau Ceti et Epsilon Eridani.

Depuis lors, la grande majorité des projets SETI ont été orientés vers la recherche de technosignatures radio, en raison de la capacité des ondes radio à se propager dans l’espace interstellaire. Comme l’ont expliqué Dvali et Osmanov à Universe Today par courrier électronique :

“Actuellement, nous recherchons principalement des messages radio, et il y a eu plusieurs tentatives d’étude du ciel pour trouver les candidats dits ‘sphères de Dyson’ – des mégastructures construites autour des étoiles. D’un autre côté, le problème du SETI est si complexe qu’il faut tester tous les canaux possibles.

Tout un ‘spectre’ de technosignatures pourrait être beaucoup plus large : par exemple, l’émission infrarouge ou optique de mégastructures également construites autour de pulsars, de naines blanches et de trous noirs. Une toute nouvelle ‘direction’ doit être la recherche d’une variabilité spectrale anormale de ces technosignatures, qui pourrait les distinguer des objets astrophysiques normaux.”

Pour de nombreux chercheurs, cette orientation limitée est l’une des principales raisons pour lesquelles le SETI n’a pas réussi à trouver de preuves de technosignatures. Ces dernières années, des astronomes et des astrophysiciens ont recommandé d’étendre les recherches en recherchant d’autres technosignatures et méthodes – comme les messages d’intelligence extraterrestre (METI).

Il s’agit notamment de l’énergie dirigée (lasers), des émissions de neutrinos, des communications quantiques et des ondes gravitationnelles, dont beaucoup sont explicitées dans le rapport sur les technosignatures de la NASA (publié en 2018) et lors de l’atelier TechnoClimes 2020.

Pour leur étude, Dvali et Osmanov suggèrent de rechercher quelque chose de tout à fait différent : des preuves d’un calcul quantique à grande échelle. Les avantages de l’informatique quantique sont bien documentés, notamment la capacité de traiter les informations à une vitesse exponentielle par rapport à l’informatique numérique et l’immunité au décryptage.

Étant donné la vitesse à laquelle l’informatique quantique progresse aujourd’hui, il est tout à fait logique de penser qu’une civilisation avancée pourrait adapter cette technologie à une échelle beaucoup plus grande. Selon Dvali et Osmanov :

“Quel que soit le degré d’avancement d’une civilisation ou la différence entre la composition et la chimie de ses particules et les nôtres, nous sommes unifiés par les lois de la physique quantique et de la gravité. Ces lois nous indiquent que les stockeurs d’informations quantiques les plus efficaces sont les trous noirs.

Bien que nos études récentes montrent que, théoriquement, il peut exister des dispositifs créés par des interactions non gravitationnelles qui saturent également la capacité de stockage de l’information (appelés ‘saturons’), les trous noirs sont les champions incontestés. En conséquence, toute ITE suffisamment avancée devrait les utiliser pour le stockage et le traitement de l’information.”

Cette idée s’appuie sur les travaux du prix Nobel Roger Penrose, qui a proposé que l’on puisse extraire une énergie illimitée d’un trou noir en puisant dans l’ergosphère. Cet espace se trouve juste à l’extérieur de l’horizon des événements, où la matière en fusion forme un disque qui est accéléré à une vitesse proche de celle de la lumière et émet d’énormes quantités de rayonnement.

Plusieurs chercheurs ont suggéré qu’il pourrait s’agir de la source d’énergie ultime pour les ETI (intelligence extraterrestre) avancées, soit en alimentant en matière un SMBH (et en exploitant le rayonnement qui en résulte), soit en exploitant simplement l’énergie qu’elles produisent déjà.

Deux possibilités pour ce dernier scénario consistent à exploiter le moment angulaire de leurs disques d’accrétion (le “processus de Penrose”) ou à capturer la chaleur et l’énergie générées par leurs jets hypervitesse (peut-être sous la forme d’une sphère de Dyson).

Dans leur dernier article, Dvali et Osamov suggèrent que les trous noirs pourraient être la source ultime de calcul. Cette hypothèse repose sur les notions suivantes : a) l’avancement d’une civilisation est directement corrélé à son niveau de performance informatique, et b) il existe certains marqueurs universels de l’avancement informatique qui peuvent être utilisés comme technosignatures potentielles
pour le SETI.

En utilisant les principes de la mécanique quantique, Dvali et Osomanov ont expliqué comment les trous noirs seraient les condensateurs les plus efficaces pour les informations quantiques. Ces trous noirs seraient probablement de nature artificielle et de taille micro plutôt que de grande taille et d’origine naturelle (pour des raisons d’efficacité informatique).

En conséquence, ils affirment que ces trous noirs seraient plus énergétiques que les trous noirs naturels :

“En analysant les propriétés d’échelle simples du temps de recherche d’information, nous avons montré que l’optimisation du volume d’information et du temps de traitement suggère qu’il est maximalement bénéfique pour l’ETI d’investir de l’énergie dans la création de nombreux trous noirs microscopiques par opposition à quelques grands.

Premièrement, les trous noirs microscopiques rayonnent avec une intensité bien plus élevée et dans le spectre d’énergie supérieur du rayonnement de Hawking. Deuxièmement, ces trous noirs doivent être fabriqués au moyen de collisions de particules à haute énergie dans des accélérateurs. Cette fabrication s’accompagne nécessairement d’une signature de rayonnement à haute énergie.”

Le rayonnement de Hawking, nommé en l’honneur du regretté et grand Stephen Hawking, est théoriquement libéré juste à l’extérieur de l’horizon des événements d’un trou noir en raison d’effets quantiques relativistes. L’émission de ce rayonnement réduit la masse et l’énergie de rotation des trous noirs, ce qui entraîne théoriquement leur évaporation.

Le rayonnement de Hawking qui en résulte, ont déclaré Dvali et Osomanov, serait de nature “démocratique”, ce qui signifie qu’il produirait de nombreuses espèces différentes de particules subatomiques détectables par les instruments modernes :

“La grande particularité du rayonnement de Hawking est qu’il est universel dans toutes les espèces de particules existantes. Par conséquent, les ordinateurs quantiques ETI doivent émettre des particules ‘ordinaires’ telles que les neutrinos et les photons. Les neutrinos, en particulier, sont d’excellents messagers en raison de leur extraordinaire capacité de pénétration, qui permet d’éviter la possibilité de filtrage.

Cette dernière, en particulier, offre de nouvelles empreintes de l’ETI sous la forme d’un flux de neutrinos de très haute énergie provenant à la fois du rayonnement de Hawking des micro trous noirs stockant l’information et des ‘usines’ de collision qui les fabriquent. La composante Hawking du rayonnement devrait être une superposition de spectres de corps noirs de très haute énergie.

Dans l’article, nous avons montré que l’observatoire IceCube peut potentiellement observer de telles technosignatures. Cependant, ce n’est qu’un exemple potentiel d’une nouvelle direction très excitante pour le SETI.”

À bien des égards, cette théorie fait écho à la logique de l’échelle de Barrow, proposée par l’astrophysicien et mathématicien John D. Barrow en 1998. Révision de l’échelle de Kardashev, l’échelle de Barrow suggère que les civilisations soient caractérisées non pas par leur maîtrise physique de l’espace extérieur (planète, système solaire, galaxie, etc.) mais de l’espace intérieur, c’est-à-dire des domaines moléculaire, atomique et quantique.

Cette échelle est au cœur de l’hypothèse de la transcension, une proposition de résolution du paradoxe de Fermi qui suggère que les ETI se seraient “transcendées” au-delà de tout ce que nous pourrions reconnaître.

C’est là que réside un autre aspect passionnant de cette théorie, à savoir qu’elle offre une autre résolution possible du paradoxe de Fermi. Comme ils l’expliquent :

“Jusqu’à présent, nous avons complètement négligé une direction naturelle pour le SETI sous la forme de neutrinos à haute énergie et d’autres particules produites par le rayonnement de Hawking de trous noirs artificiels. Ainsi, diverses recherches expérimentales de ces particules de haute énergie peuvent potentiellement apporter un éclairage extrêmement important sur la présence d’ETI avancées dans la partie observable de l’Univers.”

En bref, il se pourrait que nous observions un “Grand Silence” lorsque nous regardons dans le cosmos parce que nous avons cherché les mauvaises technosignatures.

Après tout, si la vie extraterrestre a eu une longueur d’avance sur l’humanité (ce qui semble raisonnable compte tenu de l’âge de l’Univers), il est logique qu’elle ait dépassé les communications radio et l’informatique numérique depuis longtemps. Un autre avantage de cette théorie est qu’elle ne doit pas nécessairement s’appliquer à toutes les ETI pour expliquer pourquoi nous n’avons entendu parler d’aucune civilisation à ce jour.

Étant donné la vitesse exponentielle à laquelle l’informatique progresse (en prenant l’humanité comme modèle), les civilisations avancées pourraient disposer d’une courte fenêtre pendant laquelle elles émettent dans les longueurs d’onde radio. Il s’agit d’un élément clé de l’équation de Drake : le paramètre L, qui fait référence à la durée dont disposent les civilisations pour émettre des signaux détectables dans l’espace.

En attendant, cette étude offre une autre technosignature potentielle que les enquêtes SETI devront rechercher dans les années à venir. Le paradoxe persiste, mais il suffit de trouver une seule indication de vie avancée pour le résoudre.

Lire aussi : L’IA nous aide à rechercher une vie extraterrestre intelligente – et nous avons trouvé 8 nouveaux signaux étranges

Source : Universe Today – Traduit par Anguille sous roche


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1 réponse

  1. Patrick dit :

    Je vous recommande les livres de Le Livre des secrets trahis, Éditions Robert Laffont, 1965 et Éditions J’ai lu, n° A378, coll. L’Aventure mystérieuse. https://fr.wikipedia.org/wiki/Robert_Charroux
    Et les suivants. Les preuves vous en aurez.

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