Cela s’est déroulé en mai 2019, les détecteurs LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) et Virgo, situés respectivement aux États-Unis et en Italie, ont capté un grondement étrange, comme une vibration fugace de l’espace-temps. Celui-ci n’avait rien à voir avec les signaux habituels détectés lorsque deux trous noirs fusionnent, caractérisés par une onde qui commence à se faire entendre doucement, accélère et s’intensifie jusqu’au moment de la collision finale (voir vidéo ci-dessous).
Là, ce signal n’a duré qu’un dixième de seconde, comme un claquement sec ; il a été baptisé GW190521 par les chercheurs, en référence à sa date de détection (21 mai 2019). L’explication la plus rationnelle, depuis, était celle d’une rencontre fortuite entre deux trous noirs engloutis l’un dans l’autre. Toutefois, une prépublication bien plus récente, partagée le 9 septembre par le physicien QI Lai et son équipe sur la plateforme arXiv a semé le doute. Peut-être que ce que les détecteurs avaient enregistré il y a plus de cinq ans était l’empreinte gravitationnelle laissée par l’effondrement d’un trou de ver ?
Le vieux rêve d’Einstein : un pont dans l’espace-temps
Les trous de ver sont un concept théorique issu directement des équations de la relativité générale d’Albert Einstein. En 1935, le physicien allemand et Nathan Rosen, tous deux physiciens, avaient montré qu’il pouvait exister des « ponts » reliant deux régions éloignées de l’espace-temps. Ils furent baptisés « ponts d’Einstein-Rosen » et plus tard, en 1957, « trous de ver » par le physicien John Archibald Wheeler. Une référence au ver rongeant une pomme (symbole universel de la gravité d’Isaac Newton) pour rejoindre l’autre côté du fruit.
Théoriquement, un trou de ver fonctionnerait comme un « raccourci » dans l’espace-temps : une particule pourrait l’emprunter pour rejoindre instantanément une autre région de l’Univers. Mais en l’état actuel des équations, ces structures sont trop instables pour exister : leur conduit s’effondrerait sous leur propre gravité à une vitesse proche de la lumière.
Pour les maintenir ouvertes, il faudrait une forme de matière possédant une énergie dite « négative », capable de contrer cette contraction. Tout le problème est là : une telle matière, parfois évoquée dans le cadre de la mécanique quantique, n’a jamais été observée dans la nature.
L’équipe de Qin Lai a invoqué ce cadre théorique pour interpréter le signal GW190521. Selon eux, la fusion de deux trous noirs aurait pu, l’espace d’un instant, donner naissance à un trou de ver. Mais au lieu de rester ouvert (ce que les équations interdisent sans matière exotique, rappelons-le) ce passage se serait effondré presque immédiatement.
Cet effondrement aurait alors libéré une onde gravitationnelle brève et intense, correspondant au signal enregistré par LIGO et Virgo. Ce qui aurait été détecté était peut-être alors l’écho fugace d’une « porte de l’espace-temps » qui s’était aussitôt refermée sur elle-même. Vertigineux, n’est-ce pas ?
L’espace-temps s’est-il vraiment fracturé ?
L’équipe a donc modélisé l’onde gravitationnelle qu’un effondrement de trou de ver devrait générer, puis l’a comparée aux données collectées par LIGO et Virgo. Ils sont tombés sur la conclusion que le scénario d’une fusion de deux trous noirs correspondait un peu mieux aux observations… mais que la différence était trop infime pour balayer l’hypothèse du trou de ver refermé. Les physiciens ont donc considéré que celle-ci était scientifiquement testable et qu’il fallait la sortir du cadre spéculatif.
Si un jour nous avions la confirmation qu’un trou de ver a réellement existé dans notre Univers, ce serait une révolution scientifique au moins aussi importante que les travaux d’Einstein et d’Hawking. Cela prouverait, d’abord, que les équations de la relativité générale autorisent bel et bien, dans la réalité physique, des raccourcis à travers l’espace-temps. La théorie d’Einstein gagnerait une confirmation que même ses défenseurs les plus hardis n’osaient espérer : l’existence de tunnels spatio-temporels.
Ensuite, cela transformerait complètement les bases de la cosmologie moderne, puisque nous pourrions considérer que l’Univers serait un réseau potentiellement traversé de passages reliant des régions très éloignées, voire des univers parallèles.
Un tel bouleversement aurait aussi des conséquences démesurées sur notre rapport au temps. Car si un trou de ver relie deux points de l’espace, rien n’interdit qu’il relie aussi deux instants différents ; la relativité générale, en tout cas, ne proscrit pas cette possibilité. Le prix Nobel Kip Thorne a même montré dans ses travaux que certains trous de ver, si l’on empêchait leur effondrement, pourraient être utilisés comme des machines à remonter le temps. On pourrait donc, grâce à eux, sonder le passé de notre Univers. Observer les premiers instants qui ont suivi le Big Bang, analyser des événements cosmiques disparus depuis des milliards d’années et nous confronter enfin à la question de la causalité : le futur et le passé peuvent-ils vraiment communiquer entre eux ? Pour le moment, rien n’indique que l’espace-temps s’est réellement fracturé le 21 mai 2019 ; mais le simple fait que l’on puisse en douter nourrira encore des années de recherche.
- En 2019, un signal gravitationnel inhabituel a été enregistré, bien différent des fusions de trous noirs habituellement observées.
- Une équipe de physiciens avance qu’il pourrait correspondre à l’effondrement bref d’un passage théorique, un trou de ver, reliant deux régions de l’espace-temps.
- Rien n’est confirmé, mais ce doute alimente l’idée que certaines prédictions les plus audacieuses de la relativité pourraient un jour être testées.
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