Les trous noirs peuvent être défectueux dans l’espace-temps

Une équipe de physiciens théoriciens a découvert d’étranges structures dans l’espace-temps qui peuvent apparaître à un observateur extérieur comme des trous noirs, mais qui, à y regarder de plus près, seront tout sauf des imperfections dans le tissu de l’univers.

La théorie de la relativité générale d’Einstein prédit l’existence de trous noirs, qui se forment lors de l’effondrement d’étoiles géantes. Mais la même théorie prédit que leur centre est un singulier, qui est un point de densité infinie. Puisque nous savons qu’une densité infinie n’existe pas réellement dans l’univers, nous considérons cela comme un signe que la théorie d’Einstein est incomplète. Mais après près d’un siècle de recherche d’extensions, nous n’avons pas trouvé de meilleure théorie de la gravité.

Mais nous avons des candidats, y compris la théorie des cordes. Dans la théorie des cordes, toutes les particules de l’univers sont en fait des boucles vibrantes de cordes microscopiques. Pour supporter les variations de particules et de forces que nous observons dans l’univers, ces cordes ne peuvent pas simplement vibrer dans notre espace tridimensionnel. Au contraire, il doit y avoir des dimensions spatiales supplémentaires enroulées autour de lui-même dans des variétés si petites qu’elles échappent à l’observation et à l’expérimentation quotidiennes.

Cette structure étrange dans l’espace-temps a donné à l’équipe de recherche les outils dont ils ont besoin pour définir une nouvelle classe d’objets, ce qu’ils ont appelé soliton topologique. Dans leur analyse, ils ont découvert que ce soliton topologique est une faille stable dans l’espace-temps lui-même. Ils n’ont pas besoin de l’existence de la matière ou d’autres forces – ils sont naturels dans le tissu de l’espace-temps comme des fissures dans la glace.

Les chercheurs étudient ces solénoïdes en examinant le comportement de la lumière qui les traverse. Parce qu’ils étaient des objets aux extrêmes de l’espace-temps, ils déformaient l’espace et le temps environnants, affectant les chemins de la lumière. Pour les observateurs éloignés, ces seltons apparaîtraient comme on s’attendrait à ce qu’ils émergent d’un trou noir. Ils auront des ombres et des halos et fonctionneront. Les images du télescope Event Horizon et les signatures d’ondes gravitationnelles détectées se comporteront toutes de la même manière.

En vous rapprochant, vous réaliserez que vous ne regardez pas un trou noir. L’une des principales caractéristiques d’un trou noir est son horizon des événements, une surface imaginaire que si vous traversez, vous ne pourrez pas vous échapper. Le soliton topologique, parce qu’il n’est pas une singularité, n’est pas caractérisé par un horizon d’événements. Donc, en principe, vous pouvez grimper sur le slithon et le tenir dans votre main, en supposant que vous survivez à la rencontre.

Ce soliton topologique est un objet hautement hypothétique, basé sur notre compréhension de la théorie des cordes, qui doit encore prouver une mise à jour digne de notre compréhension de la physique. Néanmoins, ces objets étranges ont servi d’importantes études de test. Si les chercheurs peuvent trouver des différences d’observation importantes entre les solitons topologiques et les trous noirs conventionnels, cela pourrait ouvrir la voie au test de la théorie des cordes elle-même.