Comment faire la différence entre un trou noir et un trou de ver
Nous pourrions être en mesure de faire la différence entre un trou de ver – un tunnel qui relie deux trous noirs situés à des endroits différents de l’espace-temps – et un trou noir en utilisant la lumière qui a voyagé en cercle autour de la bouche du trou noir. Si les trous de ver existent, cela pourrait enfin permettre aux astronomes de les repérer.
Comment distinguer un trou noir d’un trou de ver
En 2019, des astronomes ont utilisé un réseau d’observatoires radio appelé Event Horizon Telescope (EHT) pour prendre la première image directe d’un trou noir, un mastodonte lointain appelé M87*. Petya Nedkova, de l’université de Sofia, en Bulgarie, et ses collègues ont cherché à déterminer si les données de l’EHT sur la polarisation de la lumière autour du trou noir pouvaient être utilisées pour distinguer un trou de ver traversable d’un trou noir.
« Il y a dix ans, les trous de ver relevaient entièrement de la science-fiction ; maintenant, ils se rapprochent des frontières de la science et les gens les recherchent activement », explique Mme Nedkova. « Nous dressons donc lentement un registre de toutes les signatures observationnelles des trous noirs et des trous de ver, et nous examinons une à une celles qui sont prometteuses pour une détection future. »
La différence de polarisation entre un trou noir et un trou de ver serait inférieure à 4 %
À l’aide d’un ensemble de modèles informatiques, ils ont découvert que la lumière directe – la lumière émise dans la zone autour du trou noir qui voyage directement vers nos observatoires – ne fournit pas de données suffisamment détaillées pour distinguer les deux. La différence de quantité de polarisation entre un trou noir et un trou de ver serait inférieure à 4 %, et la différence de direction de polarisation serait encore plus faible.
« Avec les observations actuelles, on ne peut pas distinguer un trou noir ou un trou de ver – il y a peut-être un trou de ver, mais on ne peut pas faire la différence », explique Nedkova. « Nous avons donc cherché quelque chose d’autre là-haut dans le ciel qui pourrait être un moyen de distinguer les trous noirs des trous de ver ».
Ensuite, les chercheurs ont modélisé la lumière à plus haute énergie, qui est émise plus près du trou noir et entraînée au moins à mi-chemin autour de lui par la puissante gravité du trou noir avant de se diriger vers la Terre. Ils ont constaté qu’en raison des différences dans la forme de l’espace-temps, la lumière qui a voyagé autour d’un trou de ver pourrait être plus de huit fois plus polarisée que la même lumière provenant d’un trou noir, avec une différence dans la direction de polarisation pouvant atteindre 50 %. Cependant, nous ne disposons pas encore d’observations fiables de ce type de lumière provenant d’un trou noir.
Les chercheurs ont également examiné une autre option, peut-être plus spéculative que les autres. Si un trou de ver est traversable, comme celui qu’ils ont utilisé dans leurs modèles, cela signifie que la lumière doit pouvoir le traverser depuis l’autre extrémité et ressortir du trou noir que nous pouvons observer.
Si cela se produit, les chercheurs ont constaté que les effets gravitationnels à l’intérieur du trou et de ver, pourraient rendre cette lumière plus de six fois plus brillante que la lumière autour du trou noir à notre extrémité, et créer plusieurs petits anneaux de lumière près du trou noir.
Nous aurons besoin de télescopes à plus haute résolution
Ainsi, même si les données dont nous disposons maintenant ne nous permettent pas de faire la différence entre un trou noir et un trou de ver, c’est théoriquement possible. Pour cela, nous aurons besoin de télescopes à plus haute résolution, plutôt que d’essayer de nous rapprocher d’un trou noir. « Si vous étiez à proximité, vous le découvririez trop tard », déclare Nedkova. « Vous découvrirez la différence lorsque vous mourrez ou que vous passerez au travers ».
Cette recherche a été publiée dans Physical Review D.
Source : New Scientist
Crédit photo : Science Photo Library / Alamy