Le Mystère des Univers Contenus dans les Trous Noirs
Peu familière aux fans de science-fiction, l’idée que des univers entiers puissent résider à l’intérieur des trous noirs soulève des questionnements profonds. Imaginons un instant que nous puissions franchir l’horizon des événements d’un trou noir et survivre au voyage vers son intérieur. Selon les récits, nous pourrions accéder à de nouvelles réalités, dimensions et vérités au-delà de ce que nos sens limités peuvent percevoir. On raconte même que l’on pourrait croiser Matthew McConaughey dans une bibliothèque en 4D, tel que dans le film « Interstellar ». Cependant, en raison du phénomène selon lequel rien n’échappe à l’emprise gravitationnelle d’un trou noir, à l’exception du rayonnement de Hawking, toute tentative d’exploration serait sans retour. Une aventure dans un trou noir serait un voyage sans possibilité de retour, bouleversant ainsi les fondements de la connaissance humaine, mais cette connaissance ne pourrait jamais être communiquée à qui que ce soit. Du moins, c’est ce que nos propres imaginations et fictions nous laissent croire.
Cependant, que disent réellement les scientifiques et les chercheurs à ce sujet ? Certains vont jusqu’à affirmer la même chose, comme le souligne Big Think. Plutôt que de parler d’autres univers, ces chercheurs évoquent davantage notre propre univers. Et si nous, ainsi que notre univers entier, étions à l’intérieur d’un trou noir ? Et si le bord du cosmos que nous ne pouvons jamais atteindre était en réalité l’horizon des événements d’un trou noir que nous ne pourrions jamais franchir ? Cette idée peut sembler fantaisiste, voire ridicule. Pourtant, elle est non seulement plausible, mais résout également de nombreux problèmes en physique. La question suivante est alors : Comment pourrions-nous nous échapper de notre prison de trou noir et le savoir avec certitude ?
Les Origines du Big Bang et les Spéculations sur l’Univers
Nombreuses sont les personnes qui se sont certainement demandé ce qui existait avant le Big Bang. Cette interrogation est pratiquement identique à sa version théologique : si Dieu a tout créé, qui a créé Dieu ? Certains suggèrent que nous devons simplement accepter que nous ne comprendrons jamais les réponses à de telles questions. En effet, même le télescope spatial James Webb, le plus puissant de l’histoire, peut observer jusqu’à 100 millions d’années après le Big Bang, mais il ne peut pas remonter aux premiers instants de l’existence. Nous savons que le Big Bang s’est produit il y a environ 13,7 milliards d’années. Environ 10-36 secondes après le Big Bang, soit un trillion de trillionième de trillionième de seconde, l’espace a gonflé comme un ballon. Les premiers protons et neutrons se sont formés environ 10-6 secondes après le Big Bang, et en trois minutes, nous avons obtenu notre premier élément, le deutérium (un type d’hydrogène). Mais avant le Big Bang ? Certains chercheurs postulent que l’univers existait sous la forme d’un point unique, infiniment dense, appelé une singularité. Cette singularité a explosé et n’a cessé de s’étendre depuis. Au fond, c’est l’opposé d’un trou noir. Un trou noir est également un point infiniment dense dans l’espace-temps. Mais au lieu de tout rejeter, il attire tout. Y aurait-il un lien là-dedans ? La formation d’un trou noir pourrait-elle équivaloir à l’allumage d’un nouvel univers à l’intérieur ?
À ce stade, certains lecteurs pourraient lever la main et dire : « Oui, mais les trous noirs ne font pas la taille de l’univers. » C’est vrai. Un petit trou noir comme XTE J1650-500 a un horizon des événements – une limite extérieure – de 15 miles de diamètre. Le plus grand trou noir en existence, le gigantesque Ton 618, a un horizon des événements de 262 milliards de miles de diamètre, soit 43 fois le diamètre de notre système solaire. Aussi absurde que cela puisse paraître, l’univers entier mesure environ 23 billions d’années-lumière de diamètre. Même la partie que nous pouvons seulement voir – 1/250ème de l’ensemble du cosmos – contient 2 billions de galaxies. Comment tout cela pourrait-il être à l’intérieur d’un trou noir ? Tout d’abord, rappelons que l’espace est principalement constitué de vide, plus que de matière. Mais surtout, souvenons-nous que tous les trous noirs sont des points. La taille de l’horizon des événements d’un trou noir dépend de sa masse, comme nous le dit Wondrium Daily. Plus il y a de masse, plus le rayon est grand. Nous pouvons calculer de manière fiable ce rayon, le rayon de Schwarzschild, en nous basant sur l’équation Rg = 2GM/c2 écrite par le physicien allemand Karl Schwarzschild. Incroyablement, si nous regroupions toute la masse de notre univers en un seul ensemble et la mettions dans cette équation, nous obtiendrions un rayon égal exactement à la quantité de l’univers que nous pouvons voir.
Le Défi de Comprendre l’Univers Contenu dans un Trou Noir
Alors, si notre univers existe à l’intérieur d’un trou noir qui se trouve à l’intérieur d’un autre univers, cela signifie-t-il que la réalité est composée d’ensembles d’univers emboîtés contenant des trous noirs qui contiennent des univers qui contiennent des trous noirs qui contiennent des univers, et ainsi de suite ? Aussi surprenant que cela puisse paraître, la réponse est oui. Si chaque trou noir contient son propre univers distinct, la véritable forme du multivers ressemble à un arbre qui ne cesse de se diviser en branches créant d’autres branches. Chaque trou noir représente une « porte à sens unique », selon le physicien Nikodem Poplawski de l’Université de New Haven, cité par National Geographic. Si cela s’avère vrai, nous nous retrouvons toujours confrontés à notre question initiale : Qu’est-ce qui a causé le premier univers ? Il n’y a pas de réponses à cela. Cela étant dit, la théorie de l’univers de trou noir nous aide à résoudre quelques autres problèmes de physique. En particulier, comme l’explique Big Think, cela pourrait aider à expliquer l’énergie sombre.
L’énergie sombre est la propriété inconnue qui alimente l’expansion de l’univers. Personne ne sait vraiment ce que c’est, ni pourquoi l’univers continue non seulement à s’étendre, mais s’étend à un rythme accéléré. Et si l’énergie sombre était causée par de la matière provenant de l’extérieur de notre univers de trou noir aspirée dans le trou noir ? La matière de l’extérieur devient de l’énergie à l’intérieur et alimente notre expansion. Cela pourrait également expliquer l’inflation rapide de l’univers au lendemain du Big Bang. Cependant, bien que la théorie de l’univers de trou noir réponde à certaines questions, elle en soulève d’autres. Comment la matière de l’extérieur se transforme-t-elle en énergie à l’intérieur ? De plus, nous avons déjà mentionné le problème « Qu’est-ce qui a causé le premier univers ? » Mais même si nous pouvions résoudre tous ces problèmes, il est peu probable que nous puissions surmonter un obstacle ultime, comme le souligne Big Think : Comment pourrions-nous commencer à tester tout cela ? Comment pourrions-nous vérifier si nous sommes à l’intérieur d’un trou noir ?
Nous ne pouvons pas approcher le bord de l’univers car il n’existe pas. Si les objets entrant dans notre univers se font « spaghettifier » en cours de route, nous ne pouvons pas exactement discuter avec un explorateur en voyage à sens unique depuis notre univers parent. Finalement, nous disposons de deux pistes d’investigation : le rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMB) et le rayonnement de Hawking.
À la Recherche de Preuves dans l’Univers des Trous Noirs
Le rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMB) est une palette d’énergie cosmique extrêmement froide et uniformément répartie provenant du Big Bang. Des scientifiques comme Roger Penrose ont pointé du doigt le CMB pour affirmer qu’il contient des preuves d’un univers ayant existé avant le Big Bang, mais il n’a pas fourni beaucoup de preuves tangibles. Le rayonnement de Hawking est l’énergie perdue par les trous noirs sur une longue période de temps. Serions-nous en mesure de suivre cette perte dans notre propre cosmos au fur et à mesure que l’énergie se déverse hors de lui ? Si ce n’est pas le cas, nous devrons peut-être suivre la suggestion de Big Think et accepter de ne pas savoir.