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Les trous de ver sont des objets hypothétiques qui relieraient deux régions distinctes de l’espace-temps. Ces objets mystérieux ont inspiré un bon nombre d’œuvres de science-fiction et ce, depuis des décennies.

En effet, un trou de ver formerait un véritable raccourci à travers l’espace-temps. Pour le représenter de manière simple, on peut imaginer l’espace-temps non pas en quatre dimensions mais en deux dimensions, comme une feuille de papier. La surface de cette feuille serait pliée sur elle-même (avec à chaque extrémité un point A et un point B), dans un espace à trois dimensions. L’utilisation du raccourci permettrait donc un voyage du point A directement au point B, en un temps considérablement réduit par rapport au temps qu’il faudrait pour parcourir la distance séparant ces deux points de manière linéaire, à la surface de la feuille.

Visuellement, il faut s’imaginer de voyager non pas à la surface de la feuille de papier, mais à travers le trou de ver : soit la feuille étant repliée sur elle-même, elle permet au point A de toucher directement le point B. La rencontre des deux points serait le trou de ver. Comme dans cette explication en vidéo, issue du film Interstellar :

Nous n’avons jamais été tout à fait certains que ces portails à travers l’espace-temps puissent exister assez longtemps pour que nous puissions passer à travers (encore faudrait-il que nous puissions techniquement passer à travers, mais cela concerne une autre question). Mais récemment, dans le cadre d’une nouvelle étude, des calculs suggèrent que certains trous de ver pourraient rester « ouverts » pendant un moment, peut-être aussi longtemps que l’univers lui-même…

Les trous de ver sont essentiellement, à quelques différences près, deux trous noirs connectés ensemble. Deux types de trous de ver pourraient théoriquement exister.

Un trou de ver non traversable est comme une pièce avec deux portes qui ne peuvent être utilisées que de l’extérieur : les portes sont des trous noirs à travers lesquels les objets pourraient entrer, mais ne peuvent jamais s’échapper. « Ceux-ci ne sont pas très intéressants, car tous les astronautes qui auraient le courage de s’y aventurer ne pourraient jamais revenir en arrière pour raconter leur histoire », a déclaré Diandian Wang, de l’Université de Californie à Santa Barbara.

trou ver configuration

Un trou de ver peut théoriquement connecter deux zones du même univers, ou de deux univers différents, en reliant deux trous noirs. Crédits : Shutterstock

En théorie, des trous de ver traversables sont également possibles, mais nous ne savions pas, jusqu’à présent, si ces derniers pourraient exister assez longtemps pour que quoi que ce soit puisse avoir le temps de les traverser.

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Il faut savoir que pour qu’un tel trou de ver se forme, l’espace-temps doit changer de forme et ne plus ressembler à une feuille plate mais comporter des trous. Et en physique classique, cela ne peut pas se produire. Mais les règles de la mécanique quantique semblent permettre à l’espace-temps de changer de forme spontanément, bien que cela ne se produise probablement que pour de très courtes périodes de temps.

À présent, Wang a travaillé sur un scénario impliquant la théorie des cordes. Il s’agit d’une théorie dans laquelle les particules ponctuelles de la physique des particules sont représentées par des objets unidimensionnels appelés cordes. Cette théorie décrit comment ces cordes se propagent dans l’espace et interagissent les unes avec les autres. Selon la théorie, si l’une de ces cordes se brise, cela peut créer un trou de ver traversable : « Elle contient de l’énergie et lorsqu’elle se casse, cette énergie peut se transformer en deux trous noirs à chaque extrémité de la chaîne », explique Wang.

Les chercheurs avaient précédemment déjà démontré que cela était effectivement une possibilité, mais il semblait que l’énergie obligerait les deux trous noirs à se rapprocher l’un de l’autre, ce qui pourrait également rompre le trou de ver.

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À présent, Wang et son équipe ont calculé que la courbure de l’espace-temps pourrait contrecarrer cette accélération, en maintenant les trous noirs statiques et en laissant le vortex ouvert. Ce scénario est extrêmement improbable et il est d’autant plus improbable que le trou de ver est long et que les deux trous noirs sont grands.

Cela signifie qu’un trou de ver assez grand pour qu’une personne puisse le traverser est beaucoup moins probable que celui par lequel uniquement de la lumière pourrait être envoyée. Mais, grâce à la mécanique quantique, la probabilité que cela se produise n’est pas nulle. L’équipe de Wang a également calculé que, dès qu’un trou de ver dit traversable existe, il pourrait rester stable au moins aussi longtemps que l’univers existe (et peut-être donc exister pour toujours).

« Nos travaux précédents ont démontré que les trous de ver pouvaient être traversés. Mais nous n’avions pas décrit de processus permettant de créer le vortex », a déclaré Aron Wall de l’Université de Cambridge, en ajoutant que les calculs de Wang montrent comment un trou de ver pourrait être créé à partir de zéro.

Wall a également spécifié que les trous de ver de Wang ne pourraient pas être utilisés pour voyager dans le temps, ou se déplacer plus rapidement que la vitesse de la lumière. « Si vous en traversiez un, vous seriez toujours limités à un mouvement plus lent que la vitesse de la lumière », explique-t-il.

Source : Classical and Quantum Gravity

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