Solution aux équations de la relativité générale, les trous de ver, initialement proposés par les physiciens Albert Einstein et Nathan Rosen, sont des objets hypothétiques reliant deux zones de l’Univers (ou deux univers différents) par l’intermédiaire d’un tunnel dans l’espace-temps entre deux trous noirs. Une équipe internationale de physiciens a étudié la faisabilité de l’envoi d’un message à travers un trou de ver, et a découvert que, non seulement la quantité d’information pouvant être transmise serait très faible, mais qu’en outre cela finirait par détruire toute la structure.
Dans certaines circonstances, un message pourrait être transmis à travers un trou de ver théorique reliant des trous noirs dans différents univers, ont découvert des physiciens dans une nouvelle étude publiée sur le serveur de pré-publication arXiv. Malheureusement, leurs résultats montrent que seule une infime quantité d’informations (mesurées en bits quantiques ou qubits) pourrait être échangée.
« Dans notre configuration spécifique, nous avons trouvé des résultats décevants en ce sens que ce n’est que de l’ordre d’un ou deux qubits, ou de quelques informations, que vous pouvez envoyer à travers le trou de ver » déclare Sam van Leuven, physicien au Mandelstam Institute for Theoretical Physics.
La nécessité de configurations spatio-temporelles spécifiques
En considérant les équations de la relativité générale, envoyer n’importe quel objet transportant de l’information dans un trou noir entraînerait sa destruction au niveau de la singularité gravitationnelle centrale. Mais si un trou noir était connecté à un autre trou noir à travers un trou de ver et que la trajectoire du message était juste, ce dernier pourrait, théoriquement, traverser et sortir de l’autre côté de ce trou de ver — potentiellement dans un autre univers.
Cela nécessite que les deux univers et le trou noir connecté possèdent un certain type de physique et de géométrie. Par exemple, le trou de ver traversable ne serait physiquement possible que lorsque l’espace-temps présente une courbure négative. Certains physiciens avaient déjà proposé que, en théorie, cette configuration d’univers spécifique permettait la transmission d’informations via des trous de ver. Ils avaient auparavant effectué des estimations afin de déterminer la quantité d’informations pouvant être acheminée de cette manière.
« Nous savons maintenant, grâce à des études précédentes, que ce processus est analogue à la téléportation quantique utilisant l’intrication des particules… mais il y a des limites quant au nombre d’informations pouvant être envoyées » explique Aron Wall, chercheur au département de mathématiques appliquées et de physique théorique de l’Université de Toronto.
Quantité d’information transmissible restreinte et destruction de la structure
Dans cette nouvelle étude, Van Leuven et ses collègues ont étudié le trou de ver traversable en utilisant la géométrie de l’espace-temps, telle que décrite par la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein. Le calcul utilisé pour décrire le scénario a été réalisé dans un univers à deux dimensions spatiales par souci de simplicité, mais il devrait également en être de même pour un univers à 3 dimensions spatiales comme le nôtre.
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Les résultats ont montré que seules quelques informations pouvaient être transmises à la fois dans le trou de ver. Les chercheurs ont également découvert qu’envoyer des messages à travers le trou de ver changerait les trous noirs. Le trou noir émetteur augmenterait en masse et le trou noir récepteur diminuerait en masse, à chaque message envoyé. Avec le premier message, le trou noir récepteur perdrait environ 30% de sa masse et, avec les messages suivants, le trou noir disparaîtrait. En outre, la taille de chaque message suivant diminuerait, de sorte que le message ne contiendrait finalement plus aucune information.
La recherche de configurations optimales
Van Leuven et d’autres chercheurs continuent à étudier un large éventail de configurations, similaires ou non à celles de notre propre univers, qui pourraient permettre la transmission de davantage d’informations. Actuellement, de tels trous de ver et trous noirs connectés sont entièrement théoriques, mais les physiciens pensent qu’il n’est pas totalement impossible qu’ils puissent être créés ou manipulés par une sorte de civilisation avancée.
« Nous essayons de trouver des généralisations de notre configuration, qui permettraient de transmettre davantage d’informations, mais c’est un travail en cours. Mais il y aura toujours une limite. Ce ne sera pas une quantité infinie d’informations que vous pouvez envoyer sans détruire le trou de ver » conclut Van Leuven.
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces
astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]