Si vous ne pensez pas que « les trous noirs sont bizarres », voici quelques nouvelles : en 2018, une équipe de mathématiciens a calculé que certains trous noirs dans un univers en expansion comme le nôtre pourraient « appuyer sur le bouton de réinitialisation » de leur contenu, en effaçant efficacement le passé et transformer l'avenir en un point d'interrogation géant. À quoi cela ressemblera-t-il exactement du point de vue de l'observateur, personne ne le sait encore. Mais si cela s'avère vrai, alors peut-être obtiendrons-nous enfin une solution à l'une des plus grandes questions de la cosmologie moderne.
Si nous suivons les lois de la physique, alors toute la masse de l'étoile effondrée sera compressée en un point infiniment petit appelé singularité. C'est un peu comme dire qu'il y a des volumes d'espace qui détiennent des secrets du reste de l'univers, des endroits où la physique elle-même s'effondre. Pour combler cet écart entre l'univers basé sur des règles tel que nous le connaissons et ces trous noirs, les physiciens utilisent ce qu'ils appellent censure de l'espace.
Cette censure est de deux types.
L'un suggère qu'il existe une barrière à l'intérieur des trous noirs - plus profonde que l'horizon des événements dont beaucoup ont entendu parler - au-delà de laquelle la physique s'annule effectivement et rien ne peut être prédit. Cette barrière isole commodément ces singularités problématiques du reste de l'espace et du temps, empêchant leur anarchie de devenir un problème pressant.
Pendant ce temps, une version plus forte de la censure cosmique préserve sacrément l'idée que l'anarchie physique n'existe pas. Il faut donc faire disparaître cette barrière et permettre à la physique de continuer heureusement sous une forme ou une autre. Peter Hintz, mathématicien à l'Université de Californie à Berkeley, doute de la seconde version. Hinz et son équipe ont étudié d'hypothétiques objets chargés non rotatifs appelés trous noirs de Reissner-Nordström de Sitter. Théoriquement, de tels trous noirs devraient avoir une barrière appelée l'horizon de Cauchy. Au-delà de l'horizon de Cauchy, dans ce paysage tordu, il n'y a pas de cause à effet, et le temps et l'espace se confondent en un instant infini.
Les partisans de modèles de censure cosmique forts soutiennent que ces horizons seront détruits par la singularité à la moindre déviation de l'attraction gravitationnelle de l'étoile qui s'effondre. Cela devrait écarter les horizons de Cauchy au profit de modèles de censure cosmique forts. Une étude de 2018 montre comment les deux phénomènes pourraient techniquement continuer à coexister même sous de telles perturbations, mais seulement si l'univers entourant le trou noir se développe à une accélération comme la nôtre.
La justification de cette conclusion est assez complexe, mais voici la version courte.
En raison de leur charge, les trous noirs de Reissner-Nordström de Sitter ont déjà une petite poussée interne qui résiste à la terrible attraction de la gravité, neutralisant subtilement ses effets de déformation temporelle et spatiale. Pendant ce temps, un univers en expansion comme le nôtre impose des limites temporelles et énergétiques à la flexion de la physique autour de la singularité. La combinaison de ces deux effets fournirait une certaine protection à l'horizon de Cauchy, nous donnant à la fois une singularité physiquement dévastatrice et un moment infini au-delà de la ligne de non-retour. Dans cette zone étrange, les objets seront déconnectés de leur passé et n'auront pas d'avenir défini. Traverser cette zone signifierait que vous ne pourriez jamais revenir, mais vous ne seriez pas pulvérisé non plus.
Si vous ne savez pas à quoi cela ressemble, rassurez-vous – les chercheurs ne sont pas sûrs non plus.
Le physicien et membre de l'équipe Joan Costa de l'Université de Lisbonne au Portugal a expliqué cela avec un thème familier. "Quand nous pensons au chat de Schrödinger, nous savons que nous pouvons attribuer la probabilité que le chat soit vivant et mort en même temps", a déclaré Cardoso à Esun Cartledge. "Mais si le chat tombait à l'intérieur de l'horizon de Cauchy, nous ne pourrions même pas calculer ces probabilités." Cela rend l'étrangeté d'un trou noir encore plus étrange que la folie de la mécanique quantique. Et c'est déjà quelque chose.
Puisque les trous noirs de Reissner-Nordström de Sitter n'existent apparemment même pas, l'exercice est philosophique, rendant l'hypothèse inutile. Le calcul fonctionne toujours pour les trous noirs typiques de charge neutre, et il peut même être vu dans les ondes gravitationnelles des trous noirs en collision. Dans ce cas, nous aurons enfin un premier aperçu de ces parties de l'univers où les secrets sont enfermés à jamais.
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