Des physiciens viennent de publier des instructions étape par étape pour construire un trou de ver

Tout le monde veut un trou de ver. Je veux dire, qui veut s’embêter à parcourir les routes longues et lentes à travers l’univers, prenant des dizaines de milliers d’années juste pour atteindre une énième étoile ennuyeuse ? Pas quand on peut surgir dans l’ouverture de trou de ver la plus proche, faire une petite balade, et se retrouver dans un coin exotique lointain de l’univers.

Il y a cependant une petite difficulté technique : Les trous de ver, qui sont des courbures de l’espace-temps si extrêmes qu’un tunnel de raccourci se forme, sont catastrophiquement instables. Comme dans, dès que vous envoyez un seul photon dans le trou, il s’effondre plus vite que la vitesse de la lumière.

Mais un article récent, publié à la revue preprint arXiv le 29 juillet, a trouvé un moyen de construire un trou de ver presque stable, qui s’effondre effectivement mais assez lentement pour envoyer des messages – et potentiellement même des choses – dans le trou avant qu’il ne se déchire. Tout ce dont vous avez besoin, c’est d’un couple de trous noirs et de quelques cordes cosmiques infiniment longues.

Facile comme bonjour.

Le problème du trou de ver

En principe, construire un trou de ver est assez simple. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, la masse et l’énergie déforment le tissu de l’espace-temps. Et une certaine configuration spéciale de la matière et de l’énergie permet la formation d’un tunnel, un raccourci entre deux portions de l’univers autrement éloignées.

Relié : 8 façons de voir la théorie de la relativité d’Einstein dans la vraie vie

Malheureusement, même sur le papier, ces trous de ver sont fantastiquement instables. Même un seul photon passant par le trou de ver déclenche une cascade catastrophique qui déchire le trou de ver. Cependant, une bonne dose de masse négative – oui, c’est de la matière mais avec un poids opposé – peut contrecarrer les effets déstabilisants de la matière ordinaire qui essaie de passer dans le trou de ver, le rendant ainsi traversable.

OK, la matière avec une masse négative n’existe pas, donc nous avons besoin d’un nouveau plan.

Commençons par le trou de ver lui-même. Nous avons besoin d’une entrée et d’une sortie. Il est théoriquement possible de relier un trou noir (une région de l’espace où rien ne peut s’échapper) à un trou blanc (une région théorique de l’espace où rien ne peut entrer). Lorsque ces deux étranges créatures se rejoignent, elles forment une toute nouvelle chose : un trou de ver. Vous pouvez donc sauter dans l’une ou l’autre extrémité de ce tunnel et, au lieu d’être écrasé dans le néant, vous sortez inoffensivement de l’autre côté.

Oh, mais les trous blancs n’existent pas non plus. Mec, ça devient délicat.

Chargez-le

Puisque les trous blancs n’existent pas, il nous faut un nouveau plan. Heureusement, quelques mathématiques astucieuses révèlent une réponse possible : un trou noir chargé. Les trous noirs peuvent porter une charge électrique (ce n’est pas courant en raison de la façon dont ils se forment naturellement, mais nous prenons ce que nous pouvons obtenir). L’intérieur d’un trou noir chargé est un endroit étrange, avec la singularité normale en forme de point d’un trou noir étirée et déformée, ce qui lui permet de former un pont vers un autre trou noir de charge opposée.

Voilà : un trou de ver, en utilisant uniquement des choses qui pourraient réellement exister.

Mais ce trou de ver-via-trous noirs chargés a deux problèmes. Le premier, c’est qu’il est toujours instable, et si quelque chose ou quelqu’un essaie réellement de l’utiliser, il s’effondre. L’autre est que les deux trous noirs chargés de façon opposée seront attirés l’un vers l’autre – à la fois par les forces gravitationnelles et électriques – et s’ils tombent ensemble, vous obtenez juste un seul grand trou noir chargé de façon neutre et tout à fait inutile.

Mettre un arc cosmique dessus

Pour que tout cela fonctionne, nous devons donc nous assurer que les deux trous noirs chargés restent bien éloignés l’un de l’autre, et que le tunnel du trou de ver puisse se maintenir ouvert. Une solution potentielle : les cordes cosmiques.

Les cordes cosmiques sont des défauts théoriques, semblables aux fissures qui se forment lorsque la glace gèle, dans le tissu de l’espace-temps. Ces reliquats cosmiques se sont formés dans les premiers jours enivrants des premières fractions de seconde après le Big Bang. Ce sont des objets vraiment exotiques, pas plus larges qu’un proton, mais dont la longueur d’un seul pouce dépasse celle du mont Everest. Vous ne voulez jamais en rencontrer un vous-même, car ils vous trancheraient net en deux comme un sabre laser cosmique, mais vous n’avez pas à vous inquiéter beaucoup puisque nous ne sommes même pas sûrs qu’ils existent, et que nous n’en avons jamais vu un là-bas dans l’univers.

Pour autant, il n’y a aucune raison pour qu’ils n’existent pas, donc ils sont de bonne guerre.

Ils ont une autre propriété très utile quand il s’agit de trous de ver : une énorme tension. En d’autres termes, ils n’aiment vraiment pas être bousculés. Si vous enfilez le trou de ver avec une ficelle cosmique, et que vous laissez la ficelle passer le long des bords extérieurs des trous noirs et s’étirer de chaque extrémité jusqu’à l’infini, alors la tension de la ficelle empêche les trous noirs chargés d’être attirés l’un vers l’autre, ce qui maintient les deux extrémités du trou de ver très éloignées l’une de l’autre. Essentiellement, les extrémités distantes de la corde cosmique agissent comme deux équipes de tir à la corde opposées, retenant les trous noirs.

Calmer les tremblements

Une corde cosmique résout l’un des problèmes (maintenir les extrémités ouvertes), mais elle n’empêche pas le vortex lui-même de s’effondrer si vous deviez réellement l’utiliser. Alors, lançons une autre corde cosmique, qui enfile également le trou de ver, mais qui le fait passer en boucle dans l’espace normal entre les deux trous noirs.

Lorsque les cordes cosmiques sont fermées en boucle, elles s’agitent – beaucoup. Ces vibrations barattent le tissu même de l’espace-temps autour d’elles, et lorsqu’elles sont accordées juste comme il faut, les vibrations peuvent faire en sorte que l’énergie de l’espace dans leur voisinage devienne négative, agissant effectivement comme une masse négative au sein du trou de ver, le stabilisant potentiellement.

Cela semble un peu complexe, mais dans le récent article, une équipe de physiciens théoriques a donné des instructions étape par étape pour construire justement un tel trou de ver. Ce n’est pas une solution parfaite : Les vibrations inhérentes aux cordes cosmiques – celles-là mêmes qui pourraient maintenir le vortex ouvert – finissent par retirer de l’énergie, et donc de la masse, à la corde, la rendant de plus en plus petite. En fait, au fil du temps, les cordes cosmiques se tordent jusqu’à l’oubli, et l’effondrement complet du vortex n’est pas loin derrière. Mais le trou de ver bricolé peut rester stable assez longtemps pour permettre aux messages ou même aux objets de voyager dans le tunnel et de ne pas mourir, ce qui est bien.

But first we need to find some cosmic strings.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at The Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

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Originally published on Live Science.