La détection d'un signal cosmique d'une brièveté déconcertante rend perplexe les astrophysiciens. Sa forme atypique ouvre la porte à des interprétations qui dépassent les cadres conventionnels.
Cette détection, nommée GW190521, met sous tension les modèles établis pour les fusions de trous noirs. Son analyse minutieuse conduit certains chercheurs à explorer des pistes reposant sur des concepts physiques encore hypothétiques.
Un exemple de trou de ver dans une métrique de Schwarzschild tel qu'il serait vu par un observateur ayant franchi l'horizon d'un trou noir.
La région d'où vient l'observateur est située à droite de l'image. Mise à part la région située près de l'ombre du trou noir, les effets de décalage vers le rouge rendent le fond du ciel très sombre. Celui-ci est en revanche très lumineux dans la seconde région visible une fois l'horizon passé.
Image Wikimedia L'énigme du signal GW190521
Le 21 mai 2019, les interféromètres LIGO et Virgo ont enregistré une vibration de l'espace-temps durant à peine un dixième de seconde. Sa structure ne présentait pas la phase spirale caractéristique des trous noirs en orbite. Les modèles standards attribuent cet événement à une rencontre directe et fortuite.
L'onde gravitationnelle typique générée par un système binaire s'étale sur plusieurs secondes. Elle comprend une augmentation progressive de l'amplitude et de la fréquence. Le signal GW190521, lui, apparaît comme une impulsion unique et isolée. Cette absence de précurseur rend son origine difficile à déterminer avec certitude.
Si il s'agit bien d'une collision de trous noirs, l'évènement aurait produit un trou noir final d'environ 142 fois la masse de notre Soleil. Un objet de cette taille devrait normalement générer un signal plus long et plus structuré. La brièveté de GW190521 constitue son principal mystère. Elle motive la recherche d'explications alternatives au scénario standard.
L'hypothèse audacieuse d'un pont cosmique
Une équipe de l'Université de l'Académie chinoise des sciences propose un scénario lié aux trous de ver. Ces entités théoriques, aussi appelées ponts d'Einstein-Rosen, connecteraient deux points distincts de l'espace-temps. Ils pourraient même relier deux univers différents.
Les chercheurs suggèrent que la fusion de deux trous noirs dans un univers parallèle créerait un trou de ver éphémère. L'écho gravitationnel de cette collision traverserait ce pont pour atteindre nos détecteurs. La fermeture rapide du trou de ver expliquerait la brièveté du signal observé. Notre univers ne capterait ainsi qu'une infime partie de l'événement.
L'étude, déposée sur le serveur de prépublication
arXiv, compare les données avec un modèle mathématique spécifique: le scénario du trou de ver correspond assez bien aux observations. La détection future d'événements similaires pourrait permettre de trancher.
Pour aller plus loin: Qu'est-ce qu'un trou de ver ?
Un trou de ver est une solution théorique aux équations de la relativité générale d'Einstein. Il est souvent visualisé comme un tunnel à travers le tissu de l'espace-temps. Cette structure hypothétique créerait un raccourci entre deux régions éloignées de l'Univers. Elle pourrait également relier deux univers distincts.
La formation d'un trou de ver stable nécessiterait une forme de matière exotique. Cette matière devrait posséder une énergie négative ou une masse négative pour maintenir le tunnel ouvert. Aucune observation directe n'a encore confirmé l'existence de cette matière ou des trous de ver eux-mêmes. Leur étude relève donc principalement de la physique théorique.
Les trous de ver sont distincts des trous noirs, qui sont des objets astrophysiques. Un trou noir est une région de l'espace dont rien ne peut s'échapper. Un trou de ver, en théorie, posséderait deux "bouches" connectées par une "gorge". Le voyage à travers une gorge de trou de ver reste un concept spéculatif.