En 2019, LIGO et Virgo ont enregistré un événement de vague gravitationnelle pour le moins surprenant, d’une durée inférieure à un dixième de seconde.
En contraste avec les répétitions prolongées des binaires de trous noirs sur des spirales orbitales décroissantes, il s’agissait d’un bruit abrupt. L’explication la plus probable de cet événement, nommé GW190521, serait la rencontre fortuite de deux trous noirs qui se sont attirés l’un l’autre en passant.
Cependant, un nouvel article propose une hypothèse alternative, bien plus exotique : l’écho d’une collision de trous noirs dans un autre univers, réverbérant à travers un trou de ver formé à la suite de cette fusion.
Pour être clair, la collision de trous noirs dans notre propre univers reste l’interprétation privilégiée de ce signal étrange… mais cette préférence n’est pas assez forte pour exclure complètement le modèle du trou de ver, selon une équipe dirigée par le physicien Qi Lai de l’Académie des sciences de Chine, dans un prépublication uploadée sur arXiv.
Si cela indiquait effectivement l’existence d’un trou de ver, GW190521 et des vagues gravitationnelles similaires ne confirmeraient pas seulement l’existence de ces structures hypothétiques, mais nous offriraient également un nouvel outil pour explorer leurs propriétés physiques. Mais cela reste un très grand si.
Les vagues gravitationnelles que nous pouvons actuellement détecter sont des ondulations dans la trame de l’espace-temps, générées par des collisions entre des objets massifs et denses, comme des trous noirs et des étoiles à neutrons.
Cependant, ce n’est pas seulement la collision qui crée ces ondulations. Lorsque des paires de trous noirs en orbite binaire s’approchent l’un de l’autre, leurs champs gravitationnels interactifs génèrent également des ondulations, commençant de manière faible et devenant plus fortes au fur et à mesure que les objets se rapprochent.
Le “chirp” qui en résulte a donc une forme d’onde croissante, comme le montre la vidéo ci-dessous.
GW190521 ne présentait pas la phase d’inspiral du signal, et avec une masse dérivée de 142 fois celle du Soleil, elle aurait dû être détectable. Cela a conduit à la conclusion que les trous noirs n’étaient pas liés dans une orbite binaire, mais qu’ils se croisaient simplement lorsqu’ils ont été attirés dans un puits gravitationnel commun et ont fusionné.
Lai et ses collègues ont envisagé une autre possibilité : et si l’objet formé lors d’une fusion de trous noirs binaires était un trou de ver qui s’est ensuite effondré pour former le trou noir final fusionné ? Si tel était le cas, nous pourrions recevoir un court éclat de données de vagues gravitationnelles à mesure que le trou de ver s’effondrait.
Les chercheurs ont développé un modèle d’onde pour ce signal de vague gravitationnelle et l’ont comparé aux données de LIGO et Virgo. Ils ont également construit une onde pour une fusion de trous noirs binaire standard afin de la comparer avec les données d’observation.
Le modèle de fusion binaire de trous noirs s’est révélé être légèrement mieux adapté au signal observé que celui du trou de ver – mais seulement légèrement. Les chercheurs estiment qu’il subsiste assez de place pour le doute, ce qui laisse ouverte la possibilité du scénario du trou de ver. Cela signifie que GW190521 pourrait être la première fois que l’humanité a entrevu un autre univers au-delà des frontières du nôtre.
Cela ne signifie pas que nous devrions tous crier à l’existence des trous de ver, surtout parce que cette explication requiert une physique très exotique. Néanmoins, cela signifie que des recherches supplémentaires dans cette direction pourraient valoir la peine d’être envisagées.
Le plus grand phénomène de fusion de trous noirs à ce jour, GW231123, a produit un objet de 225 fois la masse du Soleil. Il était également relativement bref, similaire à GW190521. Les comparaisons entre ces événements et d’autres encore à détecter, affirment les chercheurs, présentent un moyen de tester leurs découvertes et d’explorer quel scénario est le plus probable.
Leur recherche est disponible sur le serveur de prépublication arXiv.
Bon à savoir
- Les vagues gravitationnelles sont une prédiction de la relativité générale d’Einstein.
- Il a fallu des décennies pour développer des technologies capables de détecter ces ondulations dans l’espace-temps.
- La recherche sur les trous noirs et les trous de ver peut avoir des implications pour la compréhension de l’univers et de sa structure fondamentale.
Avec ces découvertes intrigantes, nous nous trouvons à un carrefour passionnant dans la recherche sur l’univers. Les implications de la théorie des trous de ver méritent une attention particulière et pourraient stimuler de futures réflexions tant scientifiques que philosophiques. La possibilité d’interactions entre différents univers ouvre des perspectives fascinantes sur la nature de la réalité elle-même.