Les trous noirs et les trous de ver sont depuis longtemps devenus un attribut familier de nombreux films de science-fiction et séries télévisées, dans lesquels les voyageurs de l'espace les utilisent pour voyager instantanément à travers l'Univers. Que sont les trous noirs et les trous de ver, dans quelle mesure les voyages dans le temps et dans l'espace sont-ils plausibles? Quelle vérité incroyable est montrée dans les films de science-fiction? Cela a été dit par des physiciens russes des universités du "Projet 5-100".
Qu'est-ce qu'un trou noir?
Les physiciens appellent un trou noir une région de l'espace-temps avec une gravité si forte que peu importe la matière, l'énergie ou l'information (y compris la lumière) peut quitter cette région une fois qu'elle y pénètre. Un trou noir est délimité dans l'espace par un horizon d'événements: la limite d'un trou noir, au-delà duquel aucun objet ou rayonnement ne peut s'échapper. Ainsi, les observateurs à l'extérieur du trou noir ne peuvent obtenir aucune information sur ce qui se passe à l'intérieur.
Selon la relativité générale, la géométrie des trous noirs est décrite par les équations d'Einstein, reliant la métrique de l'espace-temps courbe aux propriétés de la matière qui le remplit, et la gravité est une manifestation de la courbure de l'espace-temps, a déclaré un professeur à l'Institut pédagogique et scientifique de gravité et de cosmologie de l'Université de l'amitié des peuples de Russie (Université RUDN) Kirill Bronnikov.
«Les scientifiques ont théoriquement décrit de nombreuses variétés de trous noirs. Ils diffèrent par la présence ou l'absence de rotation, de charge électrique et d'autres paramètres possibles. On pense que les trous noirs peuvent résulter de l'effondrement d'étoiles suffisamment massives au stade final de leur évolution ou des fluctuations de la matière superdense dans l'Univers primitif », a-t-il déclaré.
Selon lui, il est impossible de voir un trou noir, car un observateur extérieur ne peut recevoir aucune information directement de l'horizon des événements. Par conséquent, un trou noir ne peut se manifester qu'indirectement - par la courbure des rayons lumineux passant à proximité, par le rayonnement électromagnétique de la matière environnante qui y tombe, etc.
Les scientifiques ne comprennent toujours pas ce que sont les régions internes des trous noirs, cachées sous l'horizon des événements. Selon la plupart des modèles de trous noirs en relativité générale, ils doivent avoir des «singularités» - des points, des lignes ou des surfaces avec des valeurs infiniment grandes de la courbure de l'espace-temps, ainsi que la densité et la pression de la matière. Cependant, de nombreux chercheurs pensent qu'en réalité cela ne peut pas être le cas.
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«Ici, nous sommes confrontés à la limite d'applicabilité de nos idées classiques sur l'espace-temps et nous entrons dans la zone inconnue de la théorie quantique de la gravité non encore construite», a noté Kirill Bronnikov.
Il a évoqué la possibilité de l'existence d'un autre type de trou noir - le soi-disant «univers noir». De l'extérieur, il peut ressembler à n'importe quel autre trou noir. Cependant, un observateur qui y pénètre, franchit l'horizon des événements, ne tombe pas dans une singularité, mais dans un nouvel univers en expansion.
À la recherche de trous noirs
Début 2019, le programme d'observation de l'interféromètre sol-espace Radioastron s'est achevé, avec une résolution plusieurs milliers de fois supérieure à celle du célèbre télescope spatial Hubble. "Radioastron" est quelques dizaines des radiotélescopes terrestres les plus puissants et un observatoire spatial, connecté à l'aide d'algorithmes spéciaux dans une "plaque" virtuelle d'un diamètre beaucoup plus grand que notre planète.
Le radioastron a permis aux astronomes russes de trouver des indications d'observation claires de l'existence au centre de la galaxie OJ287 dans la constellation du Cancer d'une paire de trous noirs supermassifs qui orbitent à courte distance les uns des autres, a déclaré le chef du laboratoire de recherche fondamentale et appliquée des objets relativistes dans l'univers de l'Institut de physique et de technologie de Moscou (MIPT) Yuri Kovalev.
«Nos observations cadrent bien avec les prévisions du modèle binaire de trou noir OJ287. À l'avenir, en utilisant l'interféromètre sol-espace Millimetron, nous prévoyons d'étudier à des longueurs d'onde plus courtes les ombres et le voisinage des trous noirs dans nos galaxies et d'autres. Cela aidera également à tester la compréhension théorique de l'existence d'autres objets - les «trous de ver» », a-t-il déclaré.
Tunnels vers d'autres dimensions
Les "trous de ver" (l'équivalent anglais du nom - trous de ver ou trous de ver) sont les objets les plus intrigants de l'Univers, dont les scientifiques affirment l'existence. Ce sont des configurations d'espace-temps sous la forme d'une sorte de tunnels entre des régions éloignées de notre Univers ou même entre des univers différents.
«Les trous de ver s'apparentent aux trous noirs, car ce sont des objets localisés avec une gravité et une courbure de l'espace suffisamment fortes. Mais, contrairement aux trous noirs, ils n'ont pas de «piège» - un horizon d'événement, donc théoriquement ils permettent non seulement «l'entrée», mais aussi «la sortie». Autrement dit, vous pouvez les parcourir et revenir », a déclaré Sergei Rubin, professeur à l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI (NRNU MEPhI).
Malgré le fait que les trous de ver ne contredisent pas la relativité générale et sont prédits par certaines théories cosmologiques, les vrais candidats au rôle de tels objets sont encore inconnus. De plus, les trous de ver impliquent une géométrie spatio-temporelle très atypique, qui nécessite de conserver une matière aux propriétés exotiques (par exemple, à densité d'énergie négative).
«La découverte de trous de ver dans la nature ou leur création en laboratoire signifierait une véritable révolution dans la physique de l'espace-temps», a souligné le scientifique.
Sergei Rubin ne partage pas la confiance de l'astronome Heino Falke que les images récentes du trou noir au centre de la galaxie M87, obtenues dans le projet Event Horizons Telescope, peuvent confirmer l'existence de tunnels dans la structure de l'espace-temps. Pour les conclusions finales, la précision des mesures n'est pas suffisante.
Dans le même temps, les idées théoriques sur ces objets aident les scientifiques à mieux comprendre la nature de l'espace-temps et de la gravité.
Comment entrer dans un trou de ver?
Tous les films de science-fiction sur les tunnels vers d'autres dimensions ne sont pas loin des théories scientifiques modernes, déclare Artem Yurov, professeur à l'Université fédérale de la Baltique Immanuel Kant (IKBFU).
«Dans le film Interstellar, les informations sur les trous noirs et les espaces supplémentaires sont conformes aux idées scientifiques. Ce n'est pas surprenant, puisque le conseiller scientifique du film était le physicien des trous noirs Kip Thorne, lauréat du prix Nobel. C'est lui qui a insufflé une nouvelle vie à l'idée de l'existence de trous de ver », a-t-il déclaré.
Selon Artem Yurov, bien que les trous de ver soient autorisés par les lois de la physique, ils ne peuvent pas apparaître d'eux-mêmes. Cependant, ils pourraient être construits par une civilisation extrêmement développée en termes techniques et scientifiques.
"Cela ne devrait pas être surprenant, après tout, une voiture Toyota ne peut pas non plus apparaître spontanément, même si vous attendez des dizaines de milliards d'années - cela doit être fait", a-t-il déclaré.
Aujourd'hui, les physiciens réfléchissent à la possibilité de former des trous de ver qui ne se désintègrent pas rapidement, ainsi qu'à la façon de les rendre suffisamment gros pour qu'au moins les molécules puissent s'y adapter et ne pas s'y effondrer.
«Il est hypothétiquement possible d'envoyer le génome humain à travers un trou de ver. Selon les calculs, il existe également des entonnoirs de dimensions supplémentaires, mais ils sont encore assez petits, de 10 à moins 31 degrés de centimètres », a déclaré Sergei Rubin.
Selon le scientifique, à travers un trou de ver, il est hypothétiquement possible à l'avenir d'envoyer l'humanité d'un univers mourant à un autre, en commençant tout juste à vivre. Pour ce faire, il n'est pas nécessaire d'y envoyer physiquement une personne - vous pouvez y envoyer des informations, sur la base desquelles notre civilisation sera restaurée indépendamment dans le nouvel univers.
